Физика 

Обработка радиолокационной информации. Радиолокационной информации Статический анализ вторичной обработки радиолокационной информации

Системы управления боевыми действиями авиации, кроме рассмотренных выше задач по обработке информации, поступающей от одной РЛС, решают еще одну задачу, которая связана с объединением информации о целях, полученных от нескольких РЛС или первичных постов обработки РЛИ, и созданием общей картины воздушной обстановки.

Обработку РЛИ, поступающей от нескольких источников, условились называть третичной обработкой информации (ТОИ).

В виду того, что зоны обзора РЛС или зоны ответственности постов обычно перекрываются, сведения об одной и той же цели могут поступать одновременно от нескольких станций. В идеальном случае такие отметки должны накладываться одна на другую. Однако на практике этого ненаблюдается из-за систематических и случайных ошибок в измерении координат, различного времени локации, а также из-за ошибок пересчета координат между точками стояния источника и приемника информации.

Главной задачей третичной обработки является решение вопроса,

сколько целей находится в действительности в зоне ответственности. Для решения этой задачи необходимо выполнить следующие операции:

Произвести сбор донесений от источников;

Привести отметки к единой системе координат и единому времени отсчета;

Установить принадлежность отметок к целям, т.е. решить задачу отождествления отметок;

Выполнить укрупнение информации.

Для решения этих задач используются все характеристики целей. Устройства третичной обработки реализуются на специализированных ЭВМ с полной автоматизацией всех выполняемых операций. Однако иногда для упрощения автоматических устройств некоторые операции ТОИ могут производиться по командам и с участием оператора. В частности, таким образом выполняются операции отождествления и укрупнения.

Третичная обработка является завершающим этапом получения информации о воздушной обстановке.

Донесением о целях принято называть информацию, содержащую сведения о местоположении целей, об их характеристиках, выдаваемую от источников по каналам связи для ее дальнейшей обработки и использования.

Задача сбора донесений заключается в том, чтобы принять возможно больше информации при минимальных потерях.

Каждое поступающее на вход донесение должно быть обработано, на что требуется некоторое время. Пусть в момент поступления донесения производится обработка предыдущего донесения. В этом случае поступившее донесение может либо покинуть систему не обработанным, либо ждать своей очереди на обслуживание, пока система не освободится, либо ожидать обработки строго ограниченное время. В соответствии с этим все системы массового обслуживания разделяются на системы с отказами, системы с ожиданием и системы с ограниченным ожиданием (смешанного типа). На практике получили распространение системы смешанного типа с временем ожидания, выбранным из условия наилучшей обработки.

Координаты целей измеряются в системе координат обнаружившейих РЛС, поэтому при передаче данных на пункт ТОИ необходимо пересчитать их к точке стояния приемника информации . В качестве единой системы координат могут использоваться геодезическая, полярная или прямоугольная системы координат. Наиболее точной является геодезическая, однако расчеты в ней сложны. Поэтому она используется лишь тогда, когда источники и приемники информации находятся набольших расстояниях друг от друга и велик фактор кривизны Земли. В остальных случаях пользуются полярной или прямоугольной системами координат с поправкой по высоте. Расчеты в этих системах достаточнопросты и приемлемы для решения целого ряда практических задач.

В АСУ передача координат целей обычно осуществляется в прямоугольной системе координат. На пункте обработки также используется прямоугольная система. Следовательно, задача сводится кпреобразованию прямоугольных координат целей относительно точкистояния источника в прямоугольные координаты относительно точкистояния пункта обработки.

К единому времени отсчета приводятся отметки, полученные напункте ТОИ от разных источников. Единое время необходимо для того, чтобы определить положение обрабатываемых отметок по состоянию накакой-то один момент времени. Эта операция значительно облегчает задачу отождествления отметок.

Координаты отметок приводятся к единому времени путем определения для каждой отметки времени экстраполяции относительнозаданного момента сравнения. Учитывая сравнительно высокий темп обновления информации, целесообразно при экстраполяции приниматьгипотезу равномерного и прямолинейного изменения координат.

Все источники РЛИ обрабатывают информацию автономно инезависимо друг от друга. За счет перекрытия зон ответственности в составе донесений могут быть дублирующие донесения, полученные отнескольких источников по одной и той же цели.

В процессе отождествления отметок целей вырабатывается решение, устанавливающее:

Сколько целей имеется в действительности, если донесения о нихпоступают от нескольких источников;

Как распределяются поступившие донесения по целям.

Обычно отождествление выполняется в два этапа. Сначала производится грубое отождествление или сравнение отметок, а затем проводится распределение отметок, позволяющее принять более точное решение на отождествление.

В основе этапа сравнения лежит предположение, что донесения ободной и той же цели должны содержать одинаковые характеристики. В силу этого решение о тождественности отметок принимают на основании и сравнения характеристик. Однако в действительности из-за различных ошибок полного совпадения характеристик не бывает. В результате возникает неопределенность, выражаемая двумя конкурирующими гипотезами:

1. Гипотеза предполагает, что отметки от одной и той же цели,

хотя произошло несовпадение.

2. Гипотеза предполагает, что отметки от разных целей, поэтомупроизошло несовпадение.

Решение на выбор той или иной гипотезы принимается на основанииоценки величины несовпадения и использования критерия минимумаошибки принятия решения.

На этапе распределения для группирования отметок по отдельнымцелям используются признаки их принадлежности к источникаминформации и нумерации целей в системе этих источников. Правилалогического группирования отметок в соответствии с принадлежностьюдонесений о целях к источникам информации формулируютсяследующим образом.

1. Если в области допустимых отклонений получены отметки отодного и того же источника, то число целей равно числу отметок, так какодна станция в один и тот же момент времени не может выдавать от

одной цели несколько отметок.

2. Если в области допустимых отклонений от каждого источникаполучено по одной отметке, то считается, что эти отметки относятся кодной и той же цели.

3. Если от каждой станции получено по равному числу отметок, тоочевидно, что число целей равно числу отметок, полученных от однойстанции, ибо маловероятно, чтобы в пределах небольшой области станцияобнаруживала только свои цели и не обнаруживала цель, которуюнаблюдает соседняя станция.

4. Если от нескольких источников поступило неодинаковоеколичество отметок, принимается, что источник, от которого полученонаибольшее количество отметок, дает наиболее вероятную обстановку.При этом общее количество целей определяется числом отметок,принятых от указанного источника.

Таким образом, обработка донесений в группе состоит вгруппировании отметок от нескольких источников к одной цели. Этазадача решается сравнительно просто при использовании первого ивторого правила и значительно труднее при применении третьего ичетвертого.

По гипотезе третьего правила имеем две цели, к каждой из которыхотносится по одному донесению от каждого источника. Необходимоопределить, какие пары отметок относятся к каждой цели. Наиболееправдоподобный вариант выбирается в результате сравнения суммквадратов расстояний между отметками. Принимается та комбинация, длякоторой эта сумма минимальна.

Приведенные правила сравнения и распределения отметок неединственные, и в зависимости от требуемой точности могут бытьусложнены или упрощены.

После отождествления сведения о цели выражаются группой отметок,полученных от нескольких источников. Для формирования одной отметкис более точными характеристиками координаты и параметры траекторииусредняются.

Простейший способ усреднения заключается в том, что вычисляетсясреднее арифметическое координат. Этот способ достаточно прост, но онне учитывает точностных характеристик источников информации. Болееправильным является усреднение отметок целей с учетом коэффициентавеса отметок, а коэффициент выбирается в зависимости от точностиисточника. И наконец, в качестве усредненных можно взять ординатыотметки, полученные от одного источника, если имеются данные, чтоэтот источник выдает наиболее точную информацию.

Укрупнение (группирование) отметок целей проводится в тех пунктахобработки, где не требуется информация по каждой цели или жеплотность поступления отметок от целей оказывается выше рассчитаннойпропускной способности. Обычно группирование производится навысших инстанциях системы управления.

Группирование осуществляется теми же способами, что иотождествление, и ведется по признаку близости координатных описанийгруппируемых объектов. Для этого формируется строб по темкоординатам, которые назначаются как характерные для группы целей.Координаты центра строба распространяются на всю группу. Обычноделается так, что центр строба совпадает с отметкой головной цели вгруппе. Размеры строба определяются, исходя их навигационных итактических требований. Обычно используется полуавтоматическийметод укрупнения, который включает в себя следующие основные этапы:

1. Выделение компактных групп целей на основе близости координатx , y , H . Оператор визуально определяет компактную группу целей покоординатам, выделяет головную цель, назначает один из стробовукрупнения и вводит в ЭВМ номер строба и головной цели. На основеэтой информации ЭВМ завершает процесс выделения компактнойгруппы.

2. Селекция внутри выделенных групп по скорости. Цель остается всоставе укрупненной цели, если:

где – составляющие скорости головной цели;– порог селекциипо скорости.

3. Определение характеристик укрупненной цели. Укрупненной целиприсваивается количественный состав, и формируется обобщенныйпризнак действия.

4. Корректировка решения оператора. Ввиду того что обстановка ввоздухе меняется, имеется возможность скорректировать данныеукрупненной цели путем ее укрупнения, разукрупнения, отукрупненияили приукрупнения.

5. Сопровождение укрупненной цели. Эта операция осуществляетсяавтоматически ЭВМ. При этом производится корректировка координат,обеспечивается выбор головной цели при исчезновении информации остарой головной цели.

Таким образом, в процессе ТОИ производится сбор донесений отисточников, приведение отметок к единой системе координат и единомувремени отсчета, установление принадлежности отметок к целям(отождествление отметок) и выполнение укрупнения информации.

Заключение

1. Операции, производимые при первичной обработке, может производитьРЛС самостоятельно.

2. Если при первичной обработке из смеси сигнала с шумом на основе статистического различия структуры сигнала и шума выделяется полезная информация, то вторичная обработка, используя различия в закономерностях появления ложных отметок и отметок от целей, должна обеспечить выделение траекторий движущихся целей.

3. Траектория движения цели представляется в виде последовательности полиноминальных участков с различными коэффициентами и степенями полиномов, т.е. система обработки должна перестраиваться в соответствии схарактером движения каждой цели.

4. В процессе ТОИ производится сбор донесений от источников, приведение отметок к единой системе координат и единому времени отсчета, установление принадлежности отметок к целям (отождествлениеотметок) и выполнение укрупнения информации.

На самоподготовке необходимо подготовиться к контрольной работе последующим вопросам:

1. Назначение и содержание первичной обработки радиолокационной информации.

2. Назначение и содержание вторичной обработки радиолокационной информации.

3. Определение параметров движения целей в процессе вторичнойобработки радиолокационной информации.

4. Экстраполяция отметок в процессе вторичной обработки радиолокационной информации.

5. Продолжение траектории движения в процессе цели вторичной обработки радиолокационной информации.

6. Назначение и содержание третичной обработки радиолокационной информации.

7. Сбор донесений в процессе цели третичной обработки радиолокационной информации.

8. Приведение отметок целей к единой системе координат и единому времени отсчета в процессе цели третичной обработки радиолокационной информации.

9. Отождествление отметок целей в процессе цели третичной обработки радиолокационной информации.

10. Укрупнение информации в процессе ТОИ.

Обработка радиолокационной информации - процесс приведения получаемой с РЛС информации в пригодный для дальнейшей передачи вид.

Первоначально обработка радиолокационной информации осуществлялась оператором РЛС, который наблюдал за воздушной обстановкой на экране индикатора кругового обзора (ИКО). В простейшем случае на ИКО выводилась информация с выхода приемного устройства РЛС, а люминофор ИКО (который представлял собой электронно-лучевую трубку ЭЛТ с радиально-круговой разверткой, РКР) осуществлял интегрирование радиолокационной информации. По мере развития вычислительных средств появились возможности добавления функции полуавтоматического сопровождения (полуавтомат), а впоследствии и автозахвата (автомат). В полуавтомате оператор вручную завязывал трассу цели и дальше машина обрабатывала информацию самостоятельно и только лишь при необходимости запрашивая помощи у оператора. В автомате машина самостоятельно осуществляет не только сопровождение, но и завязку трасс. Однако возможности вычислительных средств не позволяют полностью отказаться от оператора - в сложной помеховой обстановке существующие алгоритмы значительно снижают свои показатели вплоть до неработоспособности.

Первичная обработка

Обработка эхо-сигнала (в активных РЛС с пассивным ответом) или активного ответа (в системах активного запроса-ответа, САЗО, опознавание «свой-чужой») с целью выделения полезной информации на фоне естественных и искусственных помех

Вход: сигнал с приемника, антенно-фидерной системы (АФС) РЛС.

Выход: положение целей, их угловой размер, азимут и расстояние.

Проводится: устройством первичной обработки (УПО), находящимся в РЛС;

Вторичная обработка

Предназначена для формирования трасс целей на основе данных с УПО. На основе данных первичной обработки осуществляется экстраполяция положения целей - определение их курса, скорости и высоты и прогнозирование положения цели в следующем периоде обзора. В процессе вторичной обработки повышается устойчивость сопровождения целей (цель экстраполируется несколько периодов обзора после пропадания цели, что позволяет сопровождать цели с неустойчивой отметкой. Также осуществляет отбрасывание ложных целей и трасс. Первоначально в момент появления вторичная обработка осуществлялась с помощью комплексов средств автоматизации автоматизированной системы управления (КСА АСУ), современные РЛС самостоятельно осуществляют данную обработку, при этом при необходимости обработка может быть перенесена на КСА по команде его оператора.

Вход: цели, полученные первичной обработкой.

Выход: номера целей, координаты, скорость, курс, высота, а также другие характеристики в зависимости от РЛС. Результаты вторичной обработки пригодны для выдачи информации потребителям (зенитно-ракетным войскам и истребительной авиации), также применяются для управления другими радиолокационными средствами, например радиовысотомером .

Проводится: оператором сопровождения вручную; КСА АСУ или ПОРИ - пунктом обработки радиолокационной информации (на уровне радиолокационной роты) полу- и автоматически.

Третичная обработка

Суть: сопоставление информации, полученной от нескольких источников.

Вход: трассы целей, полученные в результате вторичной обработки от различных источников РЛС, координаты источников РЛИ и их характеристики.

С помощью математических методов информация уточняется и дополняется, повышается полнота данных и устойчивость сопровождения целей, а также оптимизируется работа группировки радиолокационных средств с целью получения РЛИ максимального качества с минимальным расходом ресурсов с учетом обстановки и используемых средств. Выход: трассы целей, полученные с учётом передачи цели с одной РЛС другой, точности разных источников и т. д.

Проводится: на уровне радиотехнического батальона и выше; вручную, полуавтоматически или автоматически АСУ офицером группы боевого управления или по его команде оператором.

Напишите отзыв о статье "Обработка радиолокационной информации"

Отрывок, характеризующий Обработка радиолокационной информации

Он никого не знал, и, несмотря на его щегольской гвардейский мундир, все эти высшие люди, сновавшие по улицам, в щегольских экипажах, плюмажах, лентах и орденах, придворные и военные, казалось, стояли так неизмеримо выше его, гвардейского офицерика, что не только не хотели, но и не могли признать его существование. В помещении главнокомандующего Кутузова, где он спросил Болконского, все эти адъютанты и даже денщики смотрели на него так, как будто желали внушить ему, что таких, как он, офицеров очень много сюда шляется и что они все уже очень надоели. Несмотря на это, или скорее вследствие этого, на другой день, 15 числа, он после обеда опять поехал в Ольмюц и, войдя в дом, занимаемый Кутузовым, спросил Болконского. Князь Андрей был дома, и Бориса провели в большую залу, в которой, вероятно, прежде танцовали, а теперь стояли пять кроватей, разнородная мебель: стол, стулья и клавикорды. Один адъютант, ближе к двери, в персидском халате, сидел за столом и писал. Другой, красный, толстый Несвицкий, лежал на постели, подложив руки под голову, и смеялся с присевшим к нему офицером. Третий играл на клавикордах венский вальс, четвертый лежал на этих клавикордах и подпевал ему. Болконского не было. Никто из этих господ, заметив Бориса, не изменил своего положения. Тот, который писал, и к которому обратился Борис, досадливо обернулся и сказал ему, что Болконский дежурный, и чтобы он шел налево в дверь, в приемную, коли ему нужно видеть его. Борис поблагодарил и пошел в приемную. В приемной было человек десять офицеров и генералов.
В то время, как взошел Борис, князь Андрей, презрительно прищурившись (с тем особенным видом учтивой усталости, которая ясно говорит, что, коли бы не моя обязанность, я бы минуты с вами не стал разговаривать), выслушивал старого русского генерала в орденах, который почти на цыпочках, на вытяжке, с солдатским подобострастным выражением багрового лица что то докладывал князю Андрею.
– Очень хорошо, извольте подождать, – сказал он генералу тем французским выговором по русски, которым он говорил, когда хотел говорить презрительно, и, заметив Бориса, не обращаясь более к генералу (который с мольбою бегал за ним, прося еще что то выслушать), князь Андрей с веселой улыбкой, кивая ему, обратился к Борису.
Борис в эту минуту уже ясно понял то, что он предвидел прежде, именно то, что в армии, кроме той субординации и дисциплины, которая была написана в уставе, и которую знали в полку, и он знал, была другая, более существенная субординация, та, которая заставляла этого затянутого с багровым лицом генерала почтительно дожидаться, в то время как капитан князь Андрей для своего удовольствия находил более удобным разговаривать с прапорщиком Друбецким. Больше чем когда нибудь Борис решился служить впредь не по той писанной в уставе, а по этой неписанной субординации. Он теперь чувствовал, что только вследствие того, что он был рекомендован князю Андрею, он уже стал сразу выше генерала, который в других случаях, во фронте, мог уничтожить его, гвардейского прапорщика. Князь Андрей подошел к нему и взял за руку.
– Очень жаль, что вчера вы не застали меня. Я целый день провозился с немцами. Ездили с Вейротером поверять диспозицию. Как немцы возьмутся за аккуратность – конца нет!
Борис улыбнулся, как будто он понимал то, о чем, как об общеизвестном, намекал князь Андрей. Но он в первый раз слышал и фамилию Вейротера и даже слово диспозиция.
– Ну что, мой милый, всё в адъютанты хотите? Я об вас подумал за это время.
– Да, я думал, – невольно отчего то краснея, сказал Борис, – просить главнокомандующего; к нему было письмо обо мне от князя Курагина; я хотел просить только потому, – прибавил он, как бы извиняясь, что, боюсь, гвардия не будет в деле.
– Хорошо! хорошо! мы обо всем переговорим, – сказал князь Андрей, – только дайте доложить про этого господина, и я принадлежу вам.

Единичные отметки, являющиеся результатом первичной обработ­ки радиолокационной информации, дают лишь приближенные сведения о действительном положении целей. По одиночной отметке нельзя при­нять решение об обнаружении траектории и тем более оценить такие параметры, как скорость, курс, ускорение цели и т.д.

Вторичная обработка информации о воздушной обстановке состо­ит в обнаружении траекторий целей по данным нескольких обзоров станции. Основными ее задачами, кроме того, являются: оценка па­раметров движения целей; вычисление координат текущего и упреж­денного положений целей; привязка вновь полученных отметок к об­наруженным траекториям (трассам).

При вторичной обработке информации используются алгоритмы, полученные методами математической статистики. Обнаружение и оценка параметров движения целей осуществляются на основе различ­ных гипотез о законах движения целей.

Траектории движения аэродинамических целей (самолетов, кры­латых ракет и т.д.) обычно представляются в виде совокупности участников с прямолинейным равномерным движением и участков ма­невра. На всех участках используются полиномиальная модель движе­ния цели.

Считается, что на ограниченном промежутке времени каждая ко­ордината цели изменяется по линейному закону.

Точный закон движения цели в процессе вторичной обработке остается неизвестным. Причиной этого является наличие помех, ко­торыми являются ошибки измерения координат целей РЛС, ложные от­метки и пропуски отметок, случайные флюктуации траекторий относи­тельно генерального курса и др.

В РЛС и АСУ войск ПВО СВ основные задачи вторичной обработки информации решаются приближенными способами с использованием уп­рощенных алгоритмов. Главное требование к таким алгоритмам - это обеспечение необходимой точности сопровождения при минимальном работном времени и минимальной сложности реализации алгоритмов на ЭВМ.

Таким образом, результатом ВОРЛИ является прокладка трассы движения цели. Процесс прокладки трассы обычно выполняется в два этапа: обнаружение траекторий целей и сопровождение траекторий .

Прокладка трассы цели при ВОРЛИ предполагает реализацию следующего алгоритма:

1. Автоматическое обнаружение цели.

2. Завязка трассы (два съема координат цели в соседних периодах обзора РЛС).

3. Вычисление вектора скорости в прямоугольной системе координат:

(3.4)

4. Вычисление положения строба экстраполяции, то есть по результатам определения текущих координат цели вычисление координат области пространства, в которой следует ожидать цель.

5. Отождествление трассы цели.

6. Сброс трассы цели (при отрицательном отождествлении) или сопровождение цели (при положительном отождествлении).



Пункты 1-5 реализуют этап взятия цели на сопровождение, а при условии положительного отождествления трассы цели начинается этап сопровождения.

Выделенные этапы можно пояснить следующим образом.

Предположим, что в зоне обзора станции обнаружена отметка, которая не может быть отнесена ни к одной сопровождаемой траектории (рис 3.8). Она принимается за первую отметку траектории новой цели. В виду того, что за период обзора Т обз цель не может переместиться на большое расстояние, вторую отметку следует ожидать в преде­лах кольца с внутренним R min и внешним R max радиусами, рассчитыва­емыми по каждой из координат по формулам:

, (3.5)

где V min , V mах - минимально и максимально возможные скорости движения сопровождае­мых целей по каждой из координат.


Рис.3.8. Пояснение к процессу завязки трассы цели при ВОРЛИ

При выборе значения скорости V min учитывается, что с ее уве­личением возрастает вероятность необнаружения малоскоростных це­лей (например, вертолетов, аэростатов). В то же время с уменьше­нием V min , в особенности в случаях, когда V min равна нулю, резко увеличивается количество ложных траекторий за счет захвата отра­жений местных предметов. Значение скорости V mах в основном опре­деляется требованиями, предъявляемыми к системе управления зенит­ными комплексами. В окончательных значениях R min и R maх принима­ются во внимание и возможные ошибки обнаружения координат цели радиолокационной станцией. В связи с необходимостью учета большого числа факторов в АСУ предусматривают несколько пар радиусов R min и R max , конкретные значения которых выбираются бое­вым расчетом в зависимости от складывающихся условий (типы сопро­вождаемых целей, позиция РЛС, уровень помех работе станций, точ­ность измерения координат целей и др.).



Кольцо, образованное радиусами R min и R max , имеет площадь S и называется стробом первичного захвата. В очередном обзоре стан­ции в него могут попасть несколько отметок цели, например А 1 ,А 2 ,А 3 . Причем каждая из отметок должна рассматриваться как вторая отметка возможной траектории.

По координатам двух отметок уже можно вычислить составляющие скорости каждой из возможных целей.

Составляющие скорости нужны для расчета ожидаемых (экстраполированных) координат цели в третьем обзоре (на рис. 3.9. экстраполированные положения цели обозначены буквой В ).

Вокруг экстраполированных отметок можно построить новые стробы , которые обычно имеют круговую или прямоугольную форму. Размер стробов определяется в основ­ном исходя из возможных ошибок при экстраполяции и измерении координат отметок и возможным отклонени­ем цели за время Т о от прямолинейного пуска.

Если в какой-либо строб в третьем обзоре попала отметка, то она считается принадлежащей обнаруживаемой траектории. С учетом координат этой отметки уточняются траектории и строятся новые стробы. После выполнения установленного критерия по числу отметок, попавших в последовательно образованных стробов, принимается решение об обнаружении траектории и она передается на сопровождение. Типовыми критериями являются «две из двух», «три из четырех при обязательной второй». Алгоритмы автозахвата по критерию «две из двух» рекомендуется использовать только при работе по низколетящим и баллистическим целям, то есть в условиях острого дефицита времени. В отдельных случаях более выгодным является при­менение алгоритма, основанного на логике «три из четырех при обязательной второй», поскольку он обеспечивает меньшую вероятность захвата ложной траектории. Даль­нейшее увеличение числа анализируемых обзоров нежелательно ввиду возрастания цикла управления АСУ.

Таким образом, в процессе обнаружения траектории выполняются следующие операции: стробирование и селекция отметок в стробе, проверка критерия обнаружения, оценка значений параметров траектории и экстраполяция этих параметров.

Слежение за траекторией цели состоит в последовательной от измерения к измерению привязке к ней вновь полученных отметок и уточнении ее параметров. При автоматическом слежении за траекторией, которое называется автосопровождением, выполняются следующие операции:

Уточнение параметров траектории в процессе привязки новых отметок;

Экстраполяция параметров на момент следующего измерения;

Стробирования зоны возможного положения любых отметок;

Селекция отметок в стробе (при наличии в стробе нескольких отметок).

При попадании в этот строб сопровождения нескольких отметок траектория продолжается по каждой из них. При отсутствии отметки в стробе сопровождения траектория продолжается по соответствующей экстраполированной точке, но очередной строб увеличивается, чтобы учесть возросшие ошибки экстраполяции. Если пропуски отметок в стробах повторяются К раз подряд, траектория прерывается (сбрасывается).

Таким образом, на этапах обнаружения траектории и слежения за ней выполняются фактически одни и те же операции:

Стробирование зоны обнаружения;

Селекция и идентификация отметок в стробе;

Фильтрация и экстраполяция параметров траектории.

В общем случае при принятии решения о сбросе траектории с сопровождения необходимо учитывать не только наличие отметок для ее продолжения, но и ряд других факторов, к которым можно отнести: важность цели; возможности цели изменять свою траекторию в полете; текущие координаты цели; направление ее полета и продолжительность пребывания в зоне обзора РЛС и т.д. Однако учет этих факторов чрезвычайно сложен и не всегда доступен из-за ограниченной производительности вычислительных средств. Поэтому основным критерием при принятии решения о сбросе траектории с сопровождения является появление некоторой пороговой серии Р пропусков отметок в стробах сопровождения. Такой критерий сброса не учитывает индивидуальные особенности каждой траектории, а также не использует информацию о накопленном уровне точности к моменту появления серии пропусков. Единственное существенное его достоинство – простота реализации на ЦВМ соответствующего алгоритма.

§ 3.6. Сбор и обобщение данных о воздушной обстановке (третичная обработка радиолокационной информации)

Данные о воздушной обстановке, поступающие от одного источ­ника, как правило, не знают полной картины о положении и характе­ре действий целей и своих самолетов. Возможности радиолокационной станции по ведению разведки определяются не только ТТХ станции, но и зависят от занимаемой позиции, радиоэлектронного противо­действия противника, технического состояния аппаратуры, уровня подготовленности боевого расчета и других факторов.

Поэтому полное представление о воздушной обстановке можно получить лишь в результате обобщения данных, поступающих от нес­кольких автоматизированных систем РЛС.

Состав и форма представленных данных, поступающих на пункт обработки радиолокационной информации (ПОРИ) в разных системах управления могут су­щественно отличаться.

В этом сообщении наряду с текущими координатами Х,У,Н , со­держится и время локации t л , а также ряд признаков характеризующих цель, точность измерения координат, режимы ра­боты РЛС и системы передачи данных и др.

На ПОРИ производится непосредственно сама третичная обработка радиолокационной информации. Она включает в себя несколько этапов:

Пересчет координат целей и приведение к единой системе координат;

Привязка координат к единому времени;

Отождествление отметок цели;

Усреднение координат.

Обработка поступающих сигналов начинается с распаковки сообщения и записывается в отведенную ему зону памяти оперативного запоминающегося устройства.

Пересчет координат целей в единую систему необходим потому, что каждая РЛС работает в своей системе координат. Началу координат соответствует цент экрана индикатора (точка стояния РЛС).

Пересчет координат позволяет совместить данные нескольких источников и на этой основе решать остальные задачи сообщения обобщенной информации.

Для привязки всех РЛС к единой системе координат приказом старшего начальника назначается условная точка (УТ), относительно которой производится перерасчет точек стояния всех РЛС и ПОРИ (ПУ) (см. рис.3.9). В результате в ЦВС ПОРИ вычисляет координаты целей от­носительно условной точки.

При решении этой задачи ЦВС реализует следующий алгоритм:

Определение координат целей, обнаруженных РЛС 1;

Определение координат целей, обнаруженных РЛС 2;

Определение параллакса ;

Решение системы уравнений векторов.

Рис. 3.9. Пояснение к пересчету координат целей в единую систему

Результатом реализации такого алгоритма являются координаты обнаруженных целей РЛС1 и РЛС2, рассчитанные относительно УТ.

При сборе, обобщении информации о воздушной обстановке в связи с асинхронной работой радиолокационных станций возникает задача приведе­ния данных к единому времени .

При решении этой задачи один источник информации является основным, второй - дополнительным. Каждый источник выдает текущие координаты це­ли (Х,У,Н,V х,V у ). При передаче информации производится задержка данных в каналах связи (t з =0,1-0,01%). Момент поступления информации на ПОРИ t и1 и t и2 фиксируется путем считывания и запоминания показаний электронного счетчика, при этом имеет место запаздывания t зап = t и2 – t и1 . (рис.3.10).

Определение временных интервалов производится относительно импульсов синхронизации ПОРИ.

Чтобы привести данные в единую систему времени производится компен­сация t заn при расчете времени прихода информации от каждой РЛС.


Рис. 3.11. Пояснение к решению задачи отождествления отметок цели

Размер строба отождествления зависит от точности вспомогательного источника информации, наличия пропуска отметок цели, характера движения це­ли (может быть больше, а может быть меньше радиусом).

Далее производится проверка условия попадания целей других источников в эти стробы отожествления. При условии попадания отметки со второй (не основной) станции в строб отожествления, данные этих целей в ЦВМ АСУ усредняются и выдаются на экран в виде одной отметки о цели. Усреднение производится методом расчета среднего арифметического значения по каждой из координат.

Таким образом, результатом всех этапов третичной обработки является созданная в ЦВС динамическая модель воздушной обстановки в границах группировки РТВ, обеспечивающая наиболее полное использование бое­вых возможностей огневых средств ПВО при отражении ударов воздуш­ного противника.


Диаграммой направленности антенны (ДНА) называется график зависимости мощности, излучаемой антенной, от направления излучения. Обычно измеряется на уровне 0,7 (по амплитуде) или 0,5 (по мощности) от максимума излучения. Характеризуется осью диаграммы (равносигнальным направлением) – направление максимума излучения.

Контрольный сигнал «пилот» представляет собой радиоимпульс малой мощности и служит для автоматической настройки коэффициентов усиления приемника.

Параллаксом называется расстояние между двумя объектами – РЛС1 и РЛС2

ГЛАВА I

Пространственно-временная обработка

радиолокационной информации

1.1. Принципы получения радиолокационной информации

Получение радиолокационной информации базируется на следующих ос­новных принципах.

1. Информация получается путем возмущения среды распространения различ­ными объектами, в частности за счет излучения объектом радиоволн.

2. Для получения необходимой информации учитываются и используются ре­альные закономерности распространения радиоволн в пространстве.

3. Выделение слабых сигналов, приходящих от объектов, и разрешение объек­тов обеспечивается за счет различий сигналов и помех, а также сигналов от разных объектов между собой.

4. Информация об объектах получается параллельно или последовательно во времени и выдается в виде информационных потоков.

К видам излучения относятся: вторичное излучение, переизлучение и собственное излучение радиоволн. В первых двух случаях радиолокатор излу­чает в направлении на объект мощный сигнал (зондирующий сигнал); в по­следнем случае облучения объекта не требуется. Радиолокация с использовани­ем вторичного излучения и переизлучения называется активной, а радиолока­ция с использованием собственного излучения - пассивной.

Радиолокация с пассивным ответом основана на том, что радиолокацион­ная станция (РЛС) излучает электромагнитные колебания, которые отражаются от объекта и попадают в приемник в виде отраженного сигнала. Важным требо­ванием к объектам в этом случае является отличие их отражающих свойств от отражающих свойств окружающей среды. Явление вторичного излучения по­зволяет обнаружить объекты, не являющиеся источниками собственных радио­излучений или переизлучений (рис. 1.1, а).

Радиолокация с активным ответом (рис. 1.1, б), именуемая иногда как вторичная радиолокация (в первом случае радиолокация первичная), характеризуется тем, что ответный сигнал является не отраженным, а переизлученным с помощью специальных средств (ответчики - ретрансляторы). При этом зна­чительно повышается дальность и контрастность радиолокационного наблюде­ния, улучшается помехоустойчивость. Данный метод широко применяется для определения государственной принадлежности воздушных судов (с помощью специальных кодов). В гражданской авиации метод активного ответа использу­ется весьма широко, так как с его помощью можно получить много дополни­тельной полетной информации (номер борта, высота полета и др.).

Системы активной радиолокации могут быть совмещенными и разнесен­ными. В совмещенном радиолокаторе передающее и приемное устройство рас­полагаются совместно, при этом возможно поочередное использование одной и той же антенны на передачу и прием.

В разнесенной системе передающее и приемное устройства располагают­ся на определенном удалении друг от друга.

Пассивная радиолокация основана на приеме собственного радиоизлуче­ния объектов (рис. 1.1, в). Электромагнитные колебания создаются элементами объекта: его нагретыми частями (тепловое излучение в диапазоне инфракрас­ных или миллиметровых волн), радиотехническими устройствами связи, нави­гации, локации, радиопротиводействия, а также колеблющимися частицами ио­низированных участков атмосферы в окрестности объекта. Прием может осу­ществляться одним или несколькими разнесенными приемными устройствами.

При определении координат воздушных объектов в любой радиолокаци­онной системе используются определенные закономерности распространения радиоволн. Ограничимся случаем распространения радиоволн в свободном пространстве, которое является однородным, изотропным и недиспергирующим. Для всех точек такого пространства скорость распространения радиоволн одинакова, не зависит от поляризации волны и частоты колебаний (c=3*10 8 м/сек). При этом зондирующий и отраженный сигналы распростра­няются по прямолинейной траектории и без искажения своей формы. Время запаздывания Г 3 отраженного сигнала относительно зондирующего (рис. 1.2) для разнесенной системы определяется соотношением

Концентрация излучаемой энергии в ка­ком-то одном направлении и направленный прием обеспечивают существенное увеличение дальности радиолокации. Появляется возможность измерять угло­вые координаты воздушных объектов - азимут и угол места, например, по мак­симуму отраженного сигнала, а также разрешать объекты по угловым коорди­натам (рис. 1.3).

Ширина диаграммы направленности антенны радиолокатора определяется со­отношением ее геометрических размеров к длине волны. Поэтому высокие на­правленные свойства обеспечиваются за счет увеличения размеров антенны и использования дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазона волн.

Даже при остронаправленном облучении объекта от его поверхности от­ражается незначительная часть излучаемой энергии. Еще в большей степени рассеяние энергии проявляется на пути от объекта до приемной антенны в силу слабой направленности вторичного излучения. Приходящие сигналы, особенно на больших дальностях, оказываются слабыми и необходимо принимать меры для их выделения на фоне помех и шумов. К числу таких мер относятся: увели­чение средней мощности сигналов передатчиков, габаритов антенн, примене­ние малошумящих приемников. Должна предусматриваться такая обработка смеси слабых сигналов и помех, при которой обеспечивается наилучшее ис­пользование взаимных различий сигнала и помех.

Большинство современных радиолокаторов формируют поток информа­ции об объектах в участке пространства, содержащем большое число разре­шаемых объемов. При этом могут использоваться принципы последовательно­го, параллельного или параллельно-последовательного составления потока ин­формации.

Принцип последовательного обнаружения объектов радиолокатором с лучом игольчатого типа наглядно изображен на рис. 1.4. Закон перемещения луча может быть различным, например, по спирали.

Путем создания пучка игольчатых лучей (рис. 1.5) реализуется принцип параллельного получения нескольких потоков информации. Каждому из лучей необходим свой приемник.

Если по одной из угловых координат (углу места) поток информации по­лучается параллельно, а по другой (азимуту) - последовательно, имеет место параллельно-последовательное составление потока информации.

Последовательные, параллельные и параллельно-последовательные пото­ки информации могут быть образованы также с помощью двух и более разде­ленных радиолокаторов. Например, радиодальномеры с диаграммой, изобра­женной на рис. 1.6 сплошной линией, образуют последовательный поток ин­формации об азимуте объектов. Специальные радиолокаторы (высотомеры) с узкой диаграммой направленности в вертикальной плоскости (пунктир на рис. 1.6) производят последовательный обзор по углу места и определяют высо­ту объектов на тех азимутах, где они обнаружены дальномером.

Для объединение и обработки информации нескольких радиолокаторов могут создаваться радиолокационные узлы (рис. 1.7). Несколько радиолокаци­онных узлов, обменивающихся информацией, образуют радиолокационную систему (рис. 1.8).

Средства радиолокации широко используются для решения задач радио­навигации, связанных с определением местоположения воздушных судов и других движущихся объектов. На рис. 1.9 изображено местоположение объекта Ц в пространстве, которое может быть отображено в сферической системе ко­ординат (D, β, ε) либо в цилиндрической системе координат (D г,β, Н).

На рисунке обозначено: D - наклонная дальность (или просто дальность); Dp - горизонтальная дальность; ft - азимут (угол между направлением на север и проекцией направления на объект в горизонтальной плоскости, отсчитываемой по часовой стрелке); £ - угол места (угол между проекцией направления на объект в горизонтальной плоскости и направлением на объект); Н - высота объекта.

Для радиолокации характерно, что весь процесс определения координат производится из одной точки (на рисунке точка О). Исключение составляют разнесенные радиолокационные системы. Непосредственно определяемыми координатами являются D, Д е. При этом можно считать, что объект Ц распо­ложен в точке пересечения трех поверхностей: сферы радиусом D и двух плос­костей (вертикальной, проходящей через точку Ц и наклонной, расположенной под углом s к горизонту). Эти поверхности являются геометрическим местом точек пространства, в которых данный измеряемый параметр постоянен, и на­зываются поверхностями положения. В навигации используются следующие методы определения местоположения объектов: дальномерный, основанный на измерении дальностей от двух различных точек (линия положения - окружно­сти); угломерный (пеленгационный), когда пеленгаторы, расположенные в раз­личных точках, определяют направления (линии положения - прямые); дальномерно-угломерный; разностно-дальномерный, когда измеряется разность расстояний от двух точек (линии положения - гиперболы) и др.

1.2. Пространственно-временная обработка

Радиолокационная информация об объектах содержится в пространственно-временном сигнале (ПВС), отраженном или излученном объектами. Ра­диолокационная информация извлекается из ПВС путем его пространственно-временной обработки, отражающей две формы существования поля. Векторное электромагнитное поле (в отличие от скалярного) характеризуется пространст­венно-временной и поляризационной структурой, поэтому пространственно-временная обработка сигнала включает три компоненты: временную, простран­ственную и поляризационную.

Следует различать принципы, способы, схемотехнику и язык описания пространственно-временной обработки сигнала.

Принципы пространственно-временной обработки сигнала сводятся к совокупности следующих трех доказанных ранее положений.

Во-первых, пространственно-временная обработка сигнала делится на два этапа: этап подавления помехи и этап выделения сигнала.

Во-вторых, подавление помехи осуществляется путем пространственно-временного дифференцирования или спектральной режекции по всему пространству наблюдения.

В-третьих, выделение сигнала осуществляется путем когерентного про­странственно-временного интегрирования или спектральной фильтрации на оп­ределенном интервале пространства наблюдения и последующего некогерент­ного пространственно-временного интегрирования на оставшемся интервале пространства наблюдения.

Способы пространственно-временной обработки сигнала: корреляцион­ный и фильтровой (возможно их сочетание). Корреляционный способ обработки предполагает наличие опорного сигнала (прообраза принятого), перемножение опорного и принятого сигналов и интегрирование (по каждому элементу раз­решения пространства наблюдения). Фильтровой способ обработки предполагает наличие одного пространственно-временного фильтра, импульсная харак­теристика которого согласована с пространственно-временной структурой сиг­нала и который обладает многомерной инвариантностью (в общем случае - ко времени запаздывания, угловому положению цели и доплеровскому смещению частоты). Оба способа обработки приводят к формированию корреляционного интеграла, модульное значение которого однозначно связано с отношением правдоподобия. Многоканальность в сочетании с простотой каждого канала при корреляционной обработке и сложность одного (единственного) простран­ственно-временного фильтра с многомерной инвариантностью при фильтровой обработке - главные привлекательные и отпугивающие характеристики этих способов.

Схемотехника, используемая для реализации корреляционного и фильт­рового способов обработки сигнала, может быть аналоговой, цифровой и опти­ческой.

Существует 2 языка описания пространственно-временного сигнала и пространственно-временной обработки - пространственно-временной и спек­тральный. Пространственно-временной язык адекватно отражает две формы существования материального мира с привычными пространственно-временными координатами х, у, z, ?, состоящего из вещества и поля, в котором мы живем. Спектральный язык, в основе которого лежит преобразование Фурье пространственно-временного процесса, описывает процессы, явления и свойст­ва материального мира в мерности другого - спектрального пространства с ко­ординатами со*, (£> у, co z , со, являющимися пространственными и временной час­тотами. Спектральный язык - это искусственный язык, нашедший в силу ряда удобств широкое распространение, особенно в радиотехнике, оптике, акустике.

Например, сформулированные выше принципы пространственно-временной обработки сигнала изложены на двух языках. Так, принцип подавления помехи на пространственно-временном языке сформулирован как про­странственно-временное дифференцирование, а на спектральном - как спек­тральная режекция. Принцип выделения сигнала на пространственно-временном языке сформулирован как пространственно-временное интегриро­вание, а на спектральном - как спектральная фильтрация.

Пространственно-временная обработка принятого сигнала является осно­вой решения всех задач радиолокационного наблюдения: обнаружения, распо­знавания, измерения, а, следовательно, основой получения всей радиолокаци­онной информации (о наличии или отсутствии цели, о классе или типе цели, о координатах и параметрах движения цели). Действительно, сформировав отно­шение правдоподобия или любую иную величину, однозначно с ним связан­ную, и испытав их на порог, можно принять решения о наличии или отсутствии цели по всем элементам разрешения пространства наблюдения с показателями качества F и D гарантирующими минимальный средний риск, т.е. решить зада­чу обнаружения.

Аналогичным образом сформировав в результате пространственно-временной обработки сигнала отношение правдоподобия по каждому элементу пространства распознавания и обеспечив тем самым получение радиолокаци­онного портрета целей как распределения комплексных амплитуд принятого сигнала по всем элементам пространства распознавания, осуществив в даль­нейшем М-канальную обработку портретов в соответствии с заложенными в эти каналы априорными сведениями об М классах распознаваемых целей, срав­нив результаты обработки и выбрав большее, можно принять решение о классе распознаваемой цели с показателями качества D K , F K , гарантирующими мини­мальный средний риск решения в условиях многоальтернативного выбора, т.е. решить задачу распознавания. И, наконец, сформировав отношение правдопо­добия и подобрав тем или иным способом такое значение измеряемого пара­метра, при котором отношение правдоподобия максимально, можно измерить координату или параметр движения цели с минимальной ошибкой, т.е. решить задачу измерения.

Таким образом, осуществляя полную пространственно-временную обра­ботку принятого сигнала и решая на этой основе задачи обнаружения, измерения, распознавания, можно получить необходимую радиолокационную инфор­мацию о целях.

1.3. Пространственно-временная обработка радиолокационной информации

Обработка радиолокационной информации предполагает объединение не на уровне сигналов, а на уровне первичной информации, т.е. единичных реше­нии о наличии и классе целей и единичных (разовых) оценок координат и па­раметров движения целей.

Пространственно-временная обработка включает: первичную обработку сигнала, вторичную и третичную обработку информации.

Под первичной обработкой подразумевается обработка принятого сиг­нала в одном пункте приема за один радиолокационный контакт с целью. Та­ким образом, такая обработка ограничена по пространству и по времени. Про­странство ограничено размерами антенной системы (единицы метров), а время - временем наблюдения (единицы - десятки миллисекунд). При этом с опреде­ленным качеством (вероятностями правильных и ложных решений, ошибками измерения) могут решаться все задачи радиолокационного наблюдения (обна­ружение, измерение, распознавание). Такую обработку сигнала принято назы­вать первичной, а извлекаемую из принятого сигнала в результате ограничен­ной по пространству и времени обработки информацию - первичной радиоло­кационной информацией, подразумевая под ней единичные решения о наличии или отсутствии целей, о классе целей, единичные оценки-замеры координат или параметров движения целей.

Как правило, в каждом пункте наблюдения к цели обращаются не один раз, а многократно. Если первичную информацию о целях объединить во времени за несколько циклов обращения к цели, то качество радиолокационной информации улучшится. Процесс объединения во времени первичной радиоло­кационной информации принято называть вторичной обработкой радиолока­ционной информации. В результате объединения во времени единичных ре­шений о наличии или отсутствии цели в том или ином элементе разрешения пространства наблюдения улучшаются характеристики обнаружения, а в ре­зультате объединения во времени единичных решений о классе цели улучша­ются характеристики распознавания. Объединением во времени единичных оценок-замеров координат и параметров движения цели уменьшаются ошибки измерения. Вторичная обработка позволяет уменьшить влияние естественных и искусственных помех, расширить объем получаемой информации путем вы­числения скорости и курса объектов или его траектории. Способы объединения во времени первичной информации и его характеристики составляют содержа­ние проблемы вторичной обработки радиолокационной информации.

Если радиолокационная система состоит из нескольких пунктов наблюдения (приема), то первичную информацию о целях можно объединить не только по времени, но и по пространству. При этом качество радиолокационной информации улучшится. Процесс объединения по пространству первичной (или вторичной) информации о целях принято называть третичной обработкой ра­диолокационной информации. Третичная обработка тоже приводит к улуч­шению характеристик обнаружения, распознавания и измерения.

Следует отметить, что первичная обработка сигнала (из одного пункта за время наблюдения) в сочетании с вторичной и третичной обработкой информа­ции не эквивалентна полной пространственно-временной обработке сигнала. Дело в том, что вторичная и третичная обработка первичной РЛИ заранее пре­допределяет некогерентное пространственно-временное объединение результа­тов первичной обработки. Типичными примерами такого объединения являют­ся АСУ воздушным движением ГА, основу которых составляют группировки некогерентных по времени и по пространству РЛС.

Однако в общем случае при многопозиционном построении радиолокационной системы с взаимной привязкой (позиций) не только по времени, но и по частоте и по фазе результаты первичной обработки сигналов, разделенные по времени и пространству, могут иметь корреляционные связи, которые долж­ны быть использованы при полной пространственно-временной обработке сиг­нала.

На рис. 1.10 изображена классификация пространственно-временной об­работки информации.

1.4. Физический смысл пространственно-временной обработки сигналов на фоне помех в адаптивных антенных решетках

Реализация адаптивных методов в радиолокации стала возможной в связи с появлением и интенсивным развитием антенных решеток. Чтобы правильно понимать и оценивать возможности таких адаптивных РЛС, необходимо рас­смотреть особенности обработки сигналов в антенных решетках и формирова­ние ими диаграмм направленности.

На рис. 1.11, а изображена диаграмма направленности (ДН) решетки, со­держащей 8 элементов в полярных координатах. Она формируется в результате весового суммирования напряжений отдельных элементов решетки на частоте . Если теперь обеспечить задержку во времени выходных сигналов от отдель­ных элементов, как это показано на рис. 1.11, б, то в результате главный лепе­сток ДН повернется на угол , где с-скорость распростране­ния сигналов в среде, d - расстояние между элементами антенной решетки,

Относительный сдвиг фазы между соседними элементами решетки.

Рис. 1.11. Диаграммы направленности 8-элементной антенной решетки:

а - исходная, б - для приема сигналов при отклонении ДН от нормали к плоскости решетки

Изменяя величины задержки выходных сигналов во времени от от­дельных элементов, можно обеспечить электрическое управление главным лепестком ДН в заданном угловом секторе.

Отношение сигнал-шум на выходе антенной решетки уменьшается при попадании на ее элементы мешающих сигналов по главному и боко­вым лепесткам. Отношение сигнал-шум падает также из-за изменения пространственных положений источников помех во времени, неудачного расположения антенной системы, а также из-за движения луча. Сказанное иллюстрирует рис. 1.12, а, где показана та же антенная решетка, что и на


Помехи \


Помела \


Рис. 1.12. Диаграмма направленности 8-элементной антенной решетки при воздействии

одного источника помехи:

а - исходная, б - с нулем, сформированным в направлении на источник помехи

рис. 1.11, а, но с направления, указанного пунктиром поступает помеховый сиг­нал с частотой . Он принимается по одному из боковых лепестков ДН. И если его мощность достаточно велика, то мощность помех на выходе решетки может оказаться сравнимой или даже существенно больше мощности полезного сигнала. Это может привести к потере работоспособности РЛС с такой антен­ной системой, если не будут приняты специальные меры. Они могут заклю­чаться в том, например, чтобы выставить весовые коэффициенты решетки так, как указано на рис. 1.12, б. При этом ДН решетки на частоте изменится сле­дующим образом. Боковой лепесток, максимум которого ранее совпадал с на­правлением на источник помехи, сместится так, что направление нулевого приема совпадет с направлением на источник помехи. Главный лепесток ДН изменится при этом незначительно. Таким образом, будет существенно сниже­на чувствительность решетки по отношению к сигналу и помехе. Можно подобрать значения весовых коэффициентов решетки так, чтобы образовать зоны нулевого приема в направлениях на несколько источников помех. Но для этого необходимо заранее знать их угловые положения. В реальных условиях такой информации обычно нет, поэтому стремятся построить адаптивные системы, которые автоматически выставляют нули в направлениях воздействия источни­ков помех. Прежде чем перейти к описанию такого рода систем, которые полу­чили название адаптивных антенных решеток, кратко рассмотрим их различные схемы построения. По своей структуре все адаптивные антенные решетки представляют собой весовые сумматоры (рис. 1.13). В фильтре, предназначен­ном для обработки узкополосных процессов (рис. 1.13, а), каждый элемент ре­шетки соединен с переменным весовым умножителем и с фазовращателем (на 90°). К его выходу подключен второй умножитель. Сигналы с выходов умно­жителей суммируются. Такая решетка обеспечивает линейную обработку узко­полосных процессов. Если необходимо обрабатывать помехи и сигналы в ши­роком диапазоне частот, то все фазовращатели необходимо заменить линиями задержки с отводами.

Рис. 1.13. Виды адаптивных антенных решеток без цепей автоподстройки весовых коэффициентов для приема узкополосных сигналов (а) и для приема широкополосных сигналов или не разделяющейся обработки (б)

К каждому отводу подключается свой весовой умножитель. Если расстоя­ние между отводами достаточно мало, то такая схема приближается к идеаль­ному фильтру, который мог бы обеспечить управление фазой и величиной сиг­нала на каждой из частот заданного диапазона. Сигналы с выходов весовых ум­ножителей суммируются для получения выходного напряжения решетки. Этот вариант схемы решетки представлен на рис. 1.13, б. В такой системе удается сформировать нули ДН в направлениях на источники помех на каждой из час­тот заданного диапазона.

Третичная (мультирадарная) обработка – это процесс обработки сигналов или объединения первичной РЛИ по пространству с целью улучшения характеристик радиолокационного наблюдения.

Если сигналы или первичную РЛИ, полученные в отдельных пунктах наблюдения, передать и сосредоточить в некотором центре обработки, то это позволит использовать дополнительную энергетику, корреляционные связи и пространственное подобие первичной РЛИ об одной цели от разных источников.

Энергетика принятого сигнала, которую можно использовать, пропорциональна суммарному раскрыву разреженной антенны.

Корреляционные связи принятых в разных точках пространства сигналов определяются расстоянием между этими точками и интервалом пространственной корреляции рассеянного или излученного целью сигнала. Последний определяется длиной волны l, раскрывом антенны излучающей системы L а и расстоянием от цели до зоны анализа R ц: . Если расстояние между пунктами приема Dl меньше интервала пространственной корреляции сигнала dl, то принятые в этих пунктах приема сигналы являются коррелированными и их коэффициент корреляции можно считать равным

. (10.15)

В противном случае сигналы некоррелированы.

Пространственное подобие первичной РЛИ об одной цели от разных источников, обусловленное фактическим наличием цели в определенной точке пространства, может быть использовано для отождествления РЛИ.

Техническим средством третичной обработки является многопозиционная радиолокационная система (МП РЛС), которая включает несколько разнесенных в пространстве приемных, передающих или приемопередающих позиций и в которой производится совместная обработка сигналов, поступающих от этих позиций. Центр совместной обработки соединяется линиями связи со всеми позициями.

Можно назвать три способа пространственного объединения сигналов и первичной РЛИ:

· пространственно-когерентное объединение сигналов с привязкой позиций по времени, частоте и фазе принятых колебаний;

· частичное (неполное) пространственно-когерентное объединение сигналов с привязкой позиций по времени и частоте;

· пространственно-некогерентное объединение сигналов и первичной РЛИ с привязкой позиций только по времени.

В пространственно-когерентных МП РЛС взаимные фазовые сдвиги сигналов в трактах разнесенных позиций и линиях связи известны и сохраняются практически неизменными на интервале времени, намного превышающем время наблюдения сигнала. В таких РЛС необходима взаимная привязка не только по времени и частоте, но и по начальным фазам колебаний. Это можно обеспечить с помощью опорного сигнала, позволяющего измерять фазовые сдвиги и осуществлять коррекцию или учет при обработке.

В пространственно-когерентных МП РЛС с частичной пространственной когерентностью, которая сохраняется на интервале времени порядка времени наблюдения, информация о начальных фазах сигналов не используется. Привязка позиций осуществляется только по времени и частоте.

В пространственно-некогерентных МП РЛС фазовая информация полностью исключается в результате детектирования сигналов до их объединения. Объединение сигналов может осуществляться на следующих уровнях:

· объединение видеосигналов после детектирования в каждой позиции;

· объединение обнаруженных отметок и единичных замеров; при этом вся первичная обработка проводится на каждой позиции, а на совместную обработку поступает только полезная информация;

· объединение траекторий, при этом первичная и вторичная обработка проводится на каждой позиции. Параметры траектории передаются в центр обработки, в результате которой отсеиваются «ложные» траектории.

Принято различать следующие группы МП РЛС:

· пространственно-некогерентные МП РЛС;

· активные пространственно-когерентные МП РЛС с кратковременной пространственной когерентностью;

· пассивные пространственно-когерентные МП РЛС, в которых используется излученный целью сигнал;

· пространственно-когерентные МП РЛС с продолжительной пространственной когерентностью.

Пространственно-разнесенные МП РЛС обладают следующими свойствами:

1. Высокие энергетические характеристики из-за использования энергии каждой передающей позиции всеми приемными.

2. Высокоточное измерение пространственного положения целей с использованием слабонаправленных антенн.

3. Возможность измерения не только трех координат, но и векторов скорости и ускорения.

4. Увеличение объема сигнальной информации для решения задач распознавания классов обнаруженных целей.

5. Повышение помехозащищенности от активных и пассивных помех.

6. Повышение живучести.

К недостаткам следует отнести следующее:

1. Необходимость совместного управления позициями.

2. Необходимость передачи данных по линиям связи.

3. Дополнительные требования по взаимной привязке.

4. Повышение требований к устройствам обработки.

5. Необходимость геодезической или навигационной привязки.

Таким образом, применение МП РЛС целесообразно при высоких требованиях к информативности, помехоустойчивости, живучести.