RU2083993C1

RU2083993C1 - Air target identification radar set

Info

Publication number: RU2083993C1
Application number: RU95103900A
Authority: RU
Inventors: Д.Г. Митрофанов; В.П. Ермоленко; Е.А. Аникина
Original assignee: Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1997-07-10
Also published as: RU95103900A

Abstract

FIELD: radar engineering; applicable in radar sets with a multifrequency sounding signal. SUBSTANCE: the known target identification device is supplemented with an identification unit having the 1-st adder, N-1 additional adders, N-1 full-wave rectifiers, 2-nd adder, division unit and identification unit, and the transceiver is supplemented with N-1 oscillators, N-1 antenna switches, N-1 antennas, N-1 receivers. Such a circuitry provides for an instantaneous multifrequency sounding of target; identification criterion Q used in the offered device depends only on the quantity of scattering centers on the target surface and their relative position, which makes it possible to use it for target identification at any range within the radar detection zone, as well as at any flight speed of the target against the background of reflections from features of terrain. EFFECT: enhanced probability of correct identification of air targets. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для распознавания воздушных целей различных классов в радиолокационных станциях, использующих многочастотные зондирующие сигналы. The invention relates to radar technology and can be used to recognize airborne targets of various classes in radar stations using multi-frequency sounding signals.

Известно устройство распознавания радиолокационных целей, содержащее последовательно соединенные генератор, 1-й умножитель частоты, усилитель мощности, антенный переключатель и антенну, причем выход генератора связан также со входом второго умножителя частоты и первым входом фазового детектора, выход которого соединен со входом индикатора, а второй вход с выходом усилителя промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу смесителя, первый и второй входы которого связаны соответственно с выходом второго умножителя частоты и антенного переключателя, а второй вход усилителя мощности соединен с выходом импульсного модулятора [1]
Это устройство обеспечивает обнаружение перемещающихся искусственных целей на фоне подстилающей поверхности, а также их распознавание на основе эффекта Доплера. Однако оно не может обеспечить обнаружение и распознавание неподвижных целей на фоне подстилающей поверхности.A device for recognizing radar targets is known, comprising a series-connected generator, a first frequency multiplier, a power amplifier, an antenna switch and an antenna, the generator output being also connected to the input of the second frequency multiplier and the first input of the phase detector, the output of which is connected to the indicator input, and the second the input with the output of the intermediate frequency amplifier, the input of which is connected to the output of the mixer, the first and second inputs of which are connected respectively with the output of the second frequency multiplier and ennogo switch and a second power amplifier connected to the output of the pulse modulator [1]
This device provides the detection of moving artificial targets on the background of the underlying surface, as well as their recognition based on the Doppler effect. However, it cannot provide detection and recognition of motionless targets against the background of the underlying surface.

Известно также радиолокационное устройство распознавания целей [2] состоящее из индикатора и приемопередатчика, содержащего генератор, импульсный модулятор, усилитель мощности, антенный переключатель, антенну, первый и второй смесители, гетеродин, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор. При этом гетеродин, смесители, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор входят в состав приемника, генератор связан своим выходом с первым входом первого смесителя и первым входом усилителя мощности, выход которого соединен с антенной через антенный переключатель, выход которого связан с первым входом второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого смесителя, а выход связан с входом усилителя промежуточной частоты, выход которого подключен ко второму входу фазового детектора, выход которого связан с индикатором, а первый вход связан с гетеродином, который также связан с вторым входом первого смесителя, и, кроме того, выход импульсного модулятора соединен со вторым входом усилителя мощности. A radar target recognition device [2] is also known consisting of an indicator and a transceiver containing a generator, a pulse modulator, a power amplifier, an antenna switch, an antenna, first and second mixers, a local oscillator, an intermediate frequency amplifier, and a phase detector. In this case, the local oscillator, mixers, an intermediate frequency amplifier and a phase detector are included in the receiver, the generator is connected with its output to the first input of the first mixer and the first input of the power amplifier, the output of which is connected to the antenna through an antenna switch, the output of which is connected to the first input of the second mixer, the second input of which is connected to the output of the first mixer, and the output is connected to the input of the intermediate frequency amplifier, the output of which is connected to the second input of the phase detector, the output of which is connected to the indicator Hur, a first input connected with a local oscillator which is also connected to a second input of the first mixer, and moreover, the pulse modulator output is connected to a second input of the power amplifier.

Данное устройство не обеспечивает высокой достоверности распознавания воздушных целей, так как оно не может распознавать неподвижные или малоподвижные цели на фоне местных предметов и метеообразований, а также цели, имеющие одинаковые радиальные составляющие вектора скорости. This device does not provide high recognition accuracy of air targets, since it cannot recognize stationary or inactive targets against local objects and meteorological conditions, as well as targets that have the same radial components of the velocity vector.

Целью изобретения является повышение вероятности правильного распознавания воздушных целей за счет использования признака распознавания, инвариантного к траекторным нестабильностям, скорости и дальности цели и представляющего собой обобщенный показатель вариации амплитуд сигналов, рассеянных целью на разных частотах в квазиоптической области отражения. The aim of the invention is to increase the likelihood of correct recognition of air targets through the use of a recognition feature that is invariant to trajectory instabilities, speed and range of the target and is a generalized indicator of the variation in the amplitudes of the signals scattered by the target at different frequencies in the quasi-optical reflection region.

Поставленная цель достигается тем, что состав известного устройства распознавания целей дополняется блоком распознавания, содержащим 1-й сумматор, N-1 дополнительных сумматоров, N-1 двухполупериодных выпрямителей, 2-й сумматор, блок деления и блок идентификации, а состав приемопередатчика дополнительно вводят N-1 генераторов, N-1 антенных переключателей, N-1 антенн, N-1 приемников. При этом выход импульсного модулятора связывается со входами N генераторов, выход каждого из которых соединяется со входом соответствующего из N антенных переключателей, входы-выходы дополнительно введенных из которых подключены к входам-выходам соответствующих из N-1 антенн, а выходы ко входам соответствующих из N-1 приемников. Выходы N приемников приемопередатчика связываются с соответствующими из N входов 1-го сумматора блока распознавания. Выход каждого n-го и n+1-го приемника связываются, кроме того, с прямым и инверсным входом соответствующего n-го дополнительного сумматора, выход каждого из которых подключается ко входу соответствующего из N-1 двухполупериодных выпрямителей, выходы которых соединяются с соответствующими из N-1 входами 2-го сумматора, выход которого связывается со входом "делимое" блока деления, выход которого соединяется со входом блока идентификации, а вход "делитель" с выходом 1-го сумматора. This goal is achieved by the fact that the composition of the known target recognition device is supplemented by a recognition unit containing the 1st adder, N-1 additional adders, N-1 half-wave rectifiers, the 2nd adder, the division unit and the identification unit, and the composition of the transceiver is additionally introduced N -1 generators, N-1 antenna switches, N-1 antennas, N-1 receivers. In this case, the output of the pulse modulator is connected to the inputs of N generators, the output of each of which is connected to the input of the corresponding of N antenna switches, the inputs and outputs of which are additionally connected from which are connected to the inputs and outputs of the antennas from N-1, and the outputs to the inputs of the corresponding from -1 receivers. The outputs of the N receivers of the transceiver are associated with the corresponding of the N inputs of the 1st adder of the recognition unit. The output of each n-th and n + 1-th receiver is connected, in addition, to the direct and inverse input of the corresponding n-th additional adder, the output of each of which is connected to the input of the half-wave rectifiers corresponding to N-1, the outputs of which are connected to the corresponding N-1 inputs of the 2nd adder, the output of which is connected to the input of the "dividend" of the division unit, the output of which is connected to the input of the identification unit, and the input of the "divider" with the output of the 1st adder.

В результате такого построения схемы обеспечивается распознавание воздушных целей на основе оценки нового признака распознавания, который выражается зависимостью

где U_n напряжение на выходе n-го приемного устройства;
N количество каналов или используемых частот зондирования.As a result of this construction of the scheme, recognition of air targets is provided on the basis of the evaluation of a new recognition feature, which is expressed by the dependence

where U _{n the} voltage at the output of the n-th receiving device;
N is the number of channels or sounding frequencies used.

Как видно из формулы, параметр распознавания Q, используемый в предлагаемом устройстве распознавания, является безразмерной величиной, зависящей лишь от количества рассеивающих центров на поверхности цели и их взаимного расположения, что позволяет использовать его для распознавания целей на любых дальностях в пределах зоны обнаружения РЛС, а также при любых скоростях полета целей. As can be seen from the formula, the recognition parameter Q used in the proposed recognition device is a dimensionless quantity that depends only on the number of scattering centers on the target surface and their relative position, which allows it to be used for target recognition at any ranges within the radar detection zone, and also at any flight speeds of targets.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства распознавания целей. The drawing shows a structural diagram of the proposed device recognition targets.

Устройство содержит N-канальный приемопередатчик 1 и блок распознавания 2. The device comprises an N-channel transceiver 1 and a recognition unit 2.

N-канальный приемопередатчик содержит импульсный модулятор 3, N генераторов 4, N антенных переключателей 5, N антенн 6 и N приемных устройств 7. Импульсный модулятор 3 своим выходом связан со входами N генераторов 4, выходы которых соединены с входами N антенн 6 через N антенных переключателей 5, которые своими выходами подключены также к N приемным устройствам 7. The N-channel transceiver contains a pulse modulator 3, N generators 4, N antenna switches 5, N antennas 6 and N receiving devices 7. The pulse modulator 3 is connected with the inputs of N generators 4, the outputs of which are connected to the inputs of N antennas 6 through N antennas switches 5, which with their outputs are also connected to N receiving devices 7.

Блок распознавания 2 содержит первый сумматор 8, N-1 дополнительных сумматоров 9, N-1 двухполупериодных выпрямителей 10, второй сумматор 11, блок деления 12 и блок идентификации 13. При этом выходы N приемных устройств 7 связаны как непосредственно с N входами первого сумматора 8, так и с N-1 дополнительными сумматорами, имеющими по два входа, причем выход каждого n-го и n+1-го приемного устройства 7 связан соответственно с 1-м и 2-м входами n-го дополнительного сумматора 9. Выходы N-1 дополнительных сумматоров 9 связаны соответственно через N-1 дополнительных двухполупериодных выпрямителя 10 с N-1 входами 2-го сумматора 11. Выход 1-го сумматора 8 является входом "делитель" блока деления 12, входом "делимое" которого служит выход 2-го сумматора 11. Выход блока деления 12 соединен со входом блока идентификации 13. The recognition unit 2 contains the first adder 8, N-1 additional adders 9, N-1 half-wave rectifiers 10, the second adder 11, the division unit 12 and the identification unit 13. In this case, the outputs of the N receiving devices 7 are connected directly to the N inputs of the first adder 8 , and with N-1 additional adders having two inputs, and the output of each n-th and n + 1-th receiving device 7 is connected respectively with the 1st and 2nd inputs of the n-th additional adder 9. Outputs N -1 additional adders 9 are connected respectively through N-1 additional half-wave rectifier 10 with N-1 inputs of the 2nd adder 11. The output of the 1st adder 8 is the input of the “divider” of the division unit 12, the input of “dividend” of which is the output of the 2nd adder 11. The output of the division unit 12 is connected to the input of the block identification 13.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В N-канальном приемопередатчике 1 импульсным модулятором 3 возбуждаются высокочастотные генераторы 4, вырабатывающие на несущих частотах с разносом Δf зондирующие сигналы, излучаемые через антенные переключатели 5 с помощью антенн 6 в пространство в направлении воздушной цели. Многочастотный сигнал отражается, принимается антеннами 6 и через антенные переключатели 5 подается на приемные устройства 7, которые содержат в своем составе преобразователи частот (смесители), частотные фильтры, усилители и амплитудные детекторы (на чертеже не показаны). Продетектированные сигналы без изменений проходят на первый амплитудный сумматор 8, а также на входы N-1 дополнительных сумматоров 9 так, что выход каждого n-го и n+1-го приемных устройств соединяются соответственно с n-м (из N-1) дополнительным сумматором. Дополнительные сумматоры 9, имея два входа: прямой и инверсный, работают как вычитающие устройства. Их выходные сигналы преобразуются двухполупериодными выпрямителями 10, что обеспечивает на выходе n-го выпрямителя сигнал, соответственно равный модулю разности выходных напряжений n-го и n+1-го приемных устройств. После суммирования выходных сигналов N-1 выпрямительных устройств 10 вторым сумматором 11 сигнал поступает на вход "делимое" блока деления 12. На другой его вход ("делитель") подается сигнал с выхода первого сумматора 8. In the N-channel transceiver 1, high-frequency generators 4 are excited by a pulse modulator 3, generating probing signals at carrier frequencies with a spacing Δf that are emitted through antenna switches 5 with the help of antennas 6 into space in the direction of an air target. A multi-frequency signal is reflected, received by antennas 6, and fed through antenna switches 5 to receivers 7, which include frequency converters (mixers), frequency filters, amplifiers, and amplitude detectors (not shown). The detected signals pass without changes to the first amplitude adder 8, as well as to the inputs N-1 of the additional adders 9 so that the output of each n-th and n + 1-th receiving devices are connected respectively to the n-th (from N-1) additional by the adder. Additional adders 9, having two inputs: direct and inverse, work as subtracting devices. Their output signals are converted by half-wave rectifiers 10, which provides a signal at the output of the nth rectifier, which is equal to the modulus of the difference in the output voltages of the nth and n + 1st receivers. After summing the output signals of N-1 rectifier devices 10 by the second adder 11, the signal is fed to the input of the "dividend" of the division unit 12. At its other input ("divider"), the signal from the output of the first adder 8 is supplied.

Выходной сигнал блока деления 12 поступает в блок идентификации 13, где происходит его сравнение с пороговыми (эталонными) значениями. В результате такого сравнения воздушная цель относится к одному из классов в имеющемся алфавите. При этом параметр распознавания, выраженный при аналоговой обработке выходным напряжением блока деления 12, является в данном устройстве безразмерной величиной, инвариантной к дальности до цели. Это позволяет селектировать цели разных классов на любых доступных дальностях с высокой вероятностью. Причем установлено, что более габаритным целям, имеющим в своем составе большее количество локальных рассеивателей, должен соответствовать более высокий уровень порога в блоке идентификации 13. The output signal of the division unit 12 is supplied to the identification unit 13, where it is compared with threshold (reference) values. As a result of this comparison, the aerial target belongs to one of the classes in the existing alphabet. Moreover, the recognition parameter, expressed during analog processing by the output voltage of the division unit 12, is in this device a dimensionless quantity that is invariant to the range to the target. This allows you to select targets of different classes at any available ranges with high probability. Moreover, it was found that more overall targets, incorporating a larger number of local diffusers, should correspond to a higher threshold level in the identification unit 13.

Предложенное устройство обеспечивает распознавание целей, результат которого не зависит от изменения их пространственной ориентации (случайных рысканий и т.п.) при прямолинейном полете в турбулентной атмосфере. Устойчивость результата распознавания к изменениям курсового угла объясняется тем, что на устройство деления подаются сигналы, являющиеся результатом многочастотного усреднения эффективной площади рассеяния (ЭПР) целей, что эквивалентно угловому усреднению их ЭПР. В итоге параметр (признак) распознавания инвариантен к рысканиям, тангажам и т.п. The proposed device provides recognition of targets, the result of which does not depend on changes in their spatial orientation (random yaw, etc.) during a straight flight in a turbulent atmosphere. The stability of the recognition result to changes in the heading angle is explained by the fact that signals are generated on the division device that are the result of multi-frequency averaging of the effective scattering area (EPR) of the targets, which is equivalent to the angular averaging of their EPR. As a result, the recognition parameter (feature) is invariant to yaw, pitch, etc.

Исследования заявителя позволяют констатировать, что предлагаемое устройство по сравнению с прототипом [2] обеспечивает более высокую вероятность правильного распознавания целей разных классов в широком диапазоне дальностей и скоростей полета. The applicant’s research allows us to state that the proposed device compared to the prototype [2] provides a higher probability of the correct recognition of targets of different classes in a wide range of flight ranges and speeds.

Claims

A radar recognition device for air targets, containing a transceiver, which includes a pulse modulator, generator, antenna switch, the input-output of which is connected to the input-output of the antenna, and the output to the input of the receiver, characterized in that an additional recognition unit is introduced, which contains the first and the second adders, N 1 additional adders, N 1 half-wave rectifiers, the division unit and the identification unit, and the transceiver additionally introduced N 1 generators, N 1 antenna crossovers sensors, N 1 antennas, N 1 receivers, and the output of the pulse modulator is connected to the inputs of N generators, the output of each of which is connected to the input of the corresponding of N antenna switches, the inputs and outputs of which are additionally connected from which are connected to the inputs and outputs of the corresponding from N 1 antennas and the outputs to the inputs of the corresponding from N 1 receivers, the outputs of N receivers are connected to the corresponding of N inputs of the first adder, and the outputs of each n-th and (n + 1) -th receivers are connected to direct and inverse inputs of the corresponding n-th additional umator, the output of each of which is connected to the input of the corresponding half-wave rectifier from N 1, the outputs of which are connected to the inputs of the second adder corresponding from N 1, the output of which is connected to the input "Divisible" of the division block, the output of which is connected to the input of the identification block, and the input " Divider "with the output of the first adder.