RU2139553C1

RU2139553C1 - Multipolarization method for identification of air targets

Info

Publication number: RU2139553C1
Application number: RU98103738A
Authority: RU
Inventors: Д.Г. Митрофанов; О.Д. Митрофанов
Original assignee: Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 1999-10-10

Abstract

FIELD: radar measurements, applicable for identification of air targets. SUBSTANCE: the method provides for illumination of flying vehicle selected for identification by trains of pulse signals, in which every pulse has a definite polarization differing from the others, reception of the reflected signals and their analysis making it possible to form a polarization portrait of target used as an information sign of identification. EFFECT: enhanced probability of correct target identification. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокационных измерений и предназначено для распознавания (идентификации) воздушных целей различной формы и размеров. The invention relates to the field of radar measurements and is intended for recognition (identification) of air targets of various shapes and sizes.

Известен способ распознавания целей, основанный на анализе амплитуды и фазы вертикально и горизонтально поляризованных отраженных сигналов [1]. Способ заключается в излучении зондирующих импульсных сигналов на J различных частотах и 2-х ортогональных (например, горизонтальной и вертикальной) поляризациях. По значениям принятых сигналов формируется поляризационная матрица рассеяния, в которой параметр, характеризующий значение эффективной площади рассеяния (ЭПР), заменен параметром амплитуды отраженного сигнала "а". Сигнал, отраженный от цели, для каждого i-го угла визирования с j-й частотой облучения представляется в виде

где индекс "вв" означает, что сигнал был излучен и принят на вертикальной поляризации; индекс "вг" означает, что сигнал был излучен на вертикальной, а принят на горизонтальной поляризации; индекс "гг" означает, что сигнал был излучен и принят на горизонтальной поляризации; индекс "ij" означает, что сигнал соответствует i-му углу визирования (ракурсу) и j-й частоте зондирования; a_ij - амплитуда принятого сигнала на i-м ракурсе и j-й частоте; Ψ_ij - фаза принятого сигнала на i-м ракурсе и j-й частоте зондирования.A known method of target recognition, based on the analysis of the amplitude and phase of vertically and horizontally polarized reflected signals [1]. The method consists in emitting sounding pulsed signals at J different frequencies and 2 orthogonal (for example, horizontal and vertical) polarizations. Based on the values of the received signals, a polarization scattering matrix is formed in which the parameter characterizing the value of the effective scattering area (EPR) is replaced by the amplitude parameter of the reflected signal "a". The signal reflected from the target for each i-th viewing angle with the j-th radiation frequency is represented as

where the index of "BB" means that the signal has been radiated and received at vertical polarization; the “vg” index means that the signal was radiated at the vertical and received at the horizontal polarization; the “gg” index means that the signal has been radiated and received at horizontal polarization; the index “ij” means that the signal corresponds to the i-th viewing angle (angle) and the j-th sounding frequency; a _ij is the amplitude of the received signal at the i-th angle and j-th frequency; Ψ _ij is the phase of the received signal at the i-th angle and the j-th sounding frequency.

Затем вычисляют расстояние d $\binom{r,s}{i}$ между двумя точками пространства, принадлежащими двум различным распознаваемым классам r и s в 6J-мерном векторном пространстве, по формуле

и сравнивают полученный результат с заранее вычисленными порогами, определяющими тип распознаваемой цели. Необходимость сигналов с двумя видами линейной поляризации связана с тем, что для лучшего описания формы летательного аппарата (ЛА) в горизонтальной плоскости (фюзеляж, крылья) целесообразно принимать отраженный сигнал с горизонтальной поляризацией, а для получения информации о высоте планера ЛА - отраженный сигнал с вертикальной линейной поляризацией.Then calculate the distance d

\binom{r, s}{i}

between two points of space belonging to two different recognizable classes r and s in a 6J-dimensional vector space, by the formula

and comparing the result with pre-calculated thresholds that determine the type of recognized target. The need for signals with two types of linear polarization is due to the fact that for a better description of the shape of the aircraft (LA) in the horizontal plane (fuselage, wings) it is advisable to receive a reflected signal with horizontal polarization, and to obtain information about the height of an aircraft glider - a reflected signal with vertical linear polarization.

Недостатком данного способа является то, что он громоздок в расчетах и требует применения сигналов на J частотах зондирования для создания 6J-мерного векторного пространства, что существенно усложняет аппаратурную реализацию метода (размерность вектора равна 6J, так как J - число частот зондирования, а для каждой частоты вектор параметров рассеяния имеет размерность 6). К тому же, способ использует только две простейшие линейные поляризации, что снижает его эффективность. Например, если цель на данном ракурсе зондирования имеет симметричную форму и бортовую антенну круговой поляризации, то отраженные сигналы на 2-х ортогональных линейных поляризациях будут равными. Способ требует больших предварительных расчетов во всевозможных ситуациях, которые могут быть выполнены только при заказных полетах целей разных классов (типов) в различных комбинациях. Понятно, что такая задача практически невыполнима в отношении ЛА зарубежного производства. The disadvantage of this method is that it is cumbersome in calculations and requires the use of signals at J sounding frequencies to create a 6J-dimensional vector space, which significantly complicates the hardware implementation of the method (vector dimension is 6J, since J is the number of sounding frequencies, and for each frequency, the scattering parameter vector has dimension 6). In addition, the method uses only two simple linear polarizations, which reduces its effectiveness. For example, if the target at this angle of sounding has a symmetrical shape and an onboard circular polarized antenna, then the reflected signals at 2 orthogonal linear polarizations will be equal. The method requires large preliminary calculations in all kinds of situations that can be performed only with custom-made flights of targets of different classes (types) in various combinations. It is clear that such a task is practically impossible for foreign-made aircraft.

Известен также способ распознавания целей, использующий одночастотный зондирующий сигнал с линейной поляризацией [2]. Способ заключается в том, что указанный сигнал излучается в направлении распознаваемой цели и имеет угол наклона плоскости поляризации 45^o по отношению к горизонту. Затем производится прием отраженной электромагнитной волны (ЗМВ) на коллинеарной и ортогональной поляризациях, а далее - сравнение принятых сигналов по амплитуде. В патенте США N 4106014, описанном в источнике [2], показано, что цели различной конфигурации (например, автомобили военного назначения с коробковидными кузовами и гражданские автомашины гладкой формы) имеют различную амплитуду отражений на поляризации зондирующего сигнала и ортогональной ей линейной поляризации (с углом наклона 135^o или минус 45^o). Причем эксперименты подтверждают, что отражения на ортогональной поляризации тем больше превышают отражения на основной поляризации с углом наклона 45^o, чем больше распознаваемая цель по своему виду приближается к коробковидной. В [2] представлена также функциональная схема устройства, реализующего описанный способ. Схема содержит приемопередающую антенну, приемную антенну, передатчик, триггер, линию задержки, 1-й и 2-й приемники, две схемы стробирования по дальности, сумматор и измерительный прибор.There is also a method of target recognition using a single-frequency probe signal with linear polarization [2]. The method consists in the fact that the specified signal is emitted in the direction of the recognized target and has an angle of inclination of the plane of polarization of 45 ^o with respect to the horizon. Then, the reflected electromagnetic wave (ZMV) is received at collinear and orthogonal polarizations, and then the received signals are compared in amplitude. In US patent N 4106014 described in the source [2], it is shown that targets of various configurations (for example, military vehicles with box bodies and smooth civil vehicles) have different amplitudes of reflections on the polarization of the probe signal and its orthogonal linear polarization (with an angle tilt 135 ^o or minus 45 ^o ). Moreover, the experiments confirm that the reflections on the orthogonal polarization are the greater the reflections on the main polarization with an angle of inclination of 45 ^o , the more the recognized target in its form approaches the box-shaped one. In [2] also presents a functional diagram of a device that implements the described method. The circuit contains a transceiver antenna, a receiving antenna, a transmitter, a trigger, a delay line, 1st and 2nd receivers, two range gating circuits, an adder and a measuring device.

Данный способ также имеет существенные недостатки. Во-первых, самолеты и вертолеты всегда имеют обтекаемую форму, ввиду чего отраженные ими сигналы на ортогональных поляризациях могут иметь на различных ракурсах непредсказуемую амплитуду. Во-вторых, способ сам по себе ориентирован на распознавание автотранспортных средств, а не воздушных целей, что, видимо, и определило такой угол наклона плоскости поляризации. В-третьих, признак распознавания не позволяет идентифицировать множество целей различной конфигурации с высокой вероятностью, а способствует только делению всех целей на обтекаемые и коробчатые, что сужает область его применения. This method also has significant disadvantages. Firstly, airplanes and helicopters always have a streamlined shape, as a result of which the signals reflected by them at orthogonal polarizations can have unpredictable amplitudes at different angles. Secondly, the method itself is focused on the recognition of vehicles, rather than air targets, which, apparently, determined this angle of inclination of the plane of polarization. Thirdly, the recognition feature does not allow to identify many targets of different configurations with high probability, but only contributes to the division of all targets into streamlined and box-shaped ones, which narrows the scope of its application.

Наконец, известен способ распознавания целей [3], предложенный в патенте США N 4035797, который также использует сигналы, принятые на различных поляризациях. Сущность способа состоит в том, что поочередно излучаются сигналы с ортогональными поляризациями: вертикальной и горизонтальной. Для того, чтобы обеспечить развязку этих сигналов, они излучаются на разных несущих частотах f₁ и f₂. Прием отраженных целью сигналов осуществляется на 4-х поляризациях: коллинеарной вертикальной, перекрестной горизонтальной, перекрестной вертикальной и коллинеарной горизонтальной. Для каждой из 4-х поляризаций может быть предусмотрен свой канал обработки принятых сигналов. Все принятые сигналы проходят смесители, куда в качестве опорного подается часть сигнала, вырабатываемого генератором передатчика. Таким образом, на выходе смесителей формируются сигналы с доплеровской частотой, соответствующей принятому сигналу. Эти сигналы усиливаются, демодулируются и поступают на входы трех делителей для формирования составляющих признака распознавания. Первый делитель вычисляет отношение величины принятого коллинеарного вертикально поляризованного сигнала к величине принятого перекрестно поляризованного сигнала. Второй делитель вычисляет частное от деления величины принятого коллинеарного вертикально поляризованного сигнала к величине принятого колинеарного горизонтально поляризованного сигнала. Третий делитель рассчитывает отношение величины принятого перекрестно поляризованного сигнала к величине принятого коллинеарного горизонтально поляризованного сигнала. Выходные сигналы трех делителей суммируются и полученная сумма подвергается обработке в устройстве вычисления производной (УВП) от функции, представляющей собой изменение суммы сигналов трех делителей с течением времени. Если на выходе УВП при изменении дальности до цели сигнал равен нулю, принимается решение, что цель простая (одноточечная). Если на выходе УВП при изменении дальности до цели сигнал возрастает до определенных пределов, то принимается решение, что цель сложная многоточечная. Для формирования сигнала, характеризующего сложность конфигурации цели и обеспечивающего тем самым возможность распознавания классов целей, выходной сигнал УВП делится на величину выходного сигнала преобразователя "частота-напряжение". Сигнал этого преобразователя характеризует диапазон скорости изменения дальности до цели. Вышеуказанная операция деления осуществляется в четвертом делителе, выходное напряжение которого характеризует сложность цели на основе частного анализа коллинеарного горизонтально поляризованного сигнала. Таким образом, сравнивая сформированный признак распознавания (равный выходному напряжению четвертого делителя) с набором эталонных пороговых сигналов, определяется класс распознаваемой цели.Finally, there is a known method of target recognition [3], proposed in US patent N 4035797, which also uses signals received at different polarizations. The essence of the method consists in the fact that signals with orthogonal polarizations are alternately emitted: vertical and horizontal. In order to ensure the isolation of these signals, they are emitted at different carrier frequencies f ₁ and f ₂ . The signals reflected by the target are received at 4 polarizations: collinear vertical, cross horizontal, cross vertical and collinear horizontal. Each of the 4 polarizations can have its own channel for processing received signals. All received signals pass through the mixers, where part of the signal generated by the transmitter generator is supplied as a reference. Thus, at the output of the mixers, signals with a Doppler frequency corresponding to the received signal are formed. These signals are amplified, demodulated, and fed to the inputs of three dividers to form the components of the recognition feature. The first divider computes the ratio of the received collinear vertically polarized signal to the received cross-polarized signal. The second divider calculates the quotient of dividing the magnitude of the received collinear vertically polarized signal to the magnitude of the received colinear horizontally polarized signal. The third divider calculates the ratio of the received cross-polarized signal to the received collinear horizontally polarized signal. The output signals of the three dividers are summed and the resulting amount is processed in the device for calculating the derivative (UVP) of the function, which is a change in the sum of the signals of the three dividers over time. If the signal is equal to zero at the UVP output when changing the distance to the target, a decision is made that the target is simple (single-point). If the signal rises to certain limits when changing the range to the target at the UVP output, then a decision is made that the target is a complex multipoint. To generate a signal characterizing the complexity of the target configuration and thereby providing the ability to recognize target classes, the output signal of the UVP is divided by the value of the output signal of the frequency-voltage converter. The signal of this converter characterizes the range of the rate of change of range to the target. The above division operation is carried out in the fourth divider, the output voltage of which characterizes the complexity of the target based on a private analysis of a collinear horizontally polarized signal. Thus, comparing the generated recognition attribute (equal to the output voltage of the fourth divider) with a set of reference threshold signals, the class of the recognized target is determined.

Недостатком данного способа является низкая вероятность правильного распознавания классов целей. Поскольку признак распознавания является сложной функцией отношений сигналов с различными поляризациями, то по сумме сигналов трех делителей невозможно судить о вкладе сигнала конкретного вида поляризации в итоговое значение признака распознавания. К тому же, как указано в [3], способ учитывает изменения сигналов, связанные только с изменением дальности до цели. При этом очевидно, что вариации сигналов могут быть связаны также и с изменением ракурса цели, как детерминированного за счет поступательного движения, так и случайного за счет рысканий, тангажей и кренов, то есть траекторных нестабильностей (ТН) полета. В способе не оговорено стробирование цели по дальности, что позволяет проникать в канал обработки сигналам, отраженным от местных предметов, метеообразований и других целей. Указанный факт может отрицательно сказаться на используемом алгоритме распознавания целей. The disadvantage of this method is the low probability of correct recognition of target classes. Since the recognition attribute is a complex function of the relations of signals with different polarizations, it is impossible to judge the contribution of a particular type of polarization signal to the total value of the recognition attribute by the sum of the signals of the three dividers. In addition, as indicated in [3], the method takes into account signal changes associated only with a change in range to the target. It is obvious that signal variations can also be associated with a change in the angle of the target, both determined due to translational motion, and random due to yaw, pitch and roll, that is, trajectory instabilities (VT) of the flight. The method does not stipulate the target gating in range, which allows you to penetrate into the signal processing channel reflected from local objects, meteorological events and other targets. This fact may adversely affect the target recognition algorithm used.

Изобретение способствует увеличению вероятности правильного распознавания целей с различной геометрией и структурой за счет использования излучения сигналов с различными видами поляризации, а также накопления и усреднения отраженных от целей сигналов. Задачей изобретения является повышение вероятности распознавания целей различных типов на основе использования многополяризационного зондирования. The invention increases the likelihood of correct recognition of targets with different geometry and structure through the use of radiation of signals with different types of polarization, as well as the accumulation and averaging of signals reflected from targets. The objective of the invention is to increase the likelihood of recognition of targets of various types based on the use of multipolarization sensing.

Для достижения цели изобретения предлагается облучать ЛА, выбранный для распознавания, последовательностями импульсных сигналов, в которых каждый отдельно взятый импульс имеет вполне определенную, но отличную от других поляризацию. Как известно, поляризация определяется тремя основными параметрами: коэффициентом эллиптичности; углом наклона γ большой оси эллипса поляризации к горизонту, а также направлением вращения плоскости поляризации [4, с. 26; 5, с. 162-164]. На основании этих параметров можно описать любую, самую сложную поляризацию ЭМВ. При этом известны три основные вида поляризации: линейная, эллиптическая и круговая. Чем большее количество видов поляризации используется при локации цели, тем более детальную характеристику цели можно получить. To achieve the objective of the invention, it is proposed to irradiate an aircraft selected for recognition with sequences of pulse signals in which each individual pulse has a well-defined but different polarization. As you know, polarization is determined by three main parameters: ellipticity coefficient; the angle of inclination γ of the major axis of the polarization ellipse to the horizon, as well as the direction of rotation of the plane of polarization [4, p. 26; 5, p. 162-164]. Based on these parameters, one can describe any, the most complex polarization of electromagnetic waves. In this case, three main types of polarization are known: linear, elliptical and circular. The larger the number of types of polarization used in target location, the more detailed target characteristics can be obtained.

В разрабатываемом способе распознавания, как вариант, предлагается использовать десять видов поляризации:
1) линейная горизонтальная (угол наклона γ = 0^o);
2) линейная вертикальная (угол наклона γ = 90^o);
3) линейная с углом наклона γ = 45^o;
4) линейная с углом наклона γ = 135^o;
5) круговая левополяризованная (плоскость поляризации вращается против часовой стрелки);
6) круговая правополяризованная;
7) эллиптическая левополяризованная с углом наклона γ = 45^o;
8) эллиптическая левополяризованная с углом наклона γ = 135^o;
9) эллиптическая правополяризованная с углом наклона γ = 45^o;
10) эллиптическая правополяризованная с углом наклона γ = 135^o.In the developed recognition method, as an option, it is proposed to use ten types of polarization:
1) linear horizontal (inclination angle γ = 0 ^o );
2) linear vertical (angle γ = 90 ^o );
3) linear with an angle of inclination γ = 45 ^o ;
4) linear with an angle of inclination γ = 135 ^o ;
5) circular left-handed (the plane of polarization rotates counterclockwise);
6) right-handed circular;
7) elliptical left-handed polarized with an angle of inclination γ = 45 ^o ;
8) elliptical left-handed polarized with an angle of inclination γ = 135 ^o ;
9) right-polarized elliptical with an inclination angle γ = 45 ^o ;
10) right-polarized elliptical with an angle of inclination γ = 135 ^o .

Использование такого многообразия видов поляризации позволяет скрупулезно описать отражательные свойства цели. В [6, с. 74-78] показано, что ЭПР реальных целей сложным образом зависит от вида поляризации зондирующих колебаний. Простейший пример такой зависимости приведен в [4, с. 32; 6, с. 37] при рассмотрении зависимости ЭПР пассивного линейного вибратора δ от направления прихода волны и вида ее поляризации. ЭПР реальных целей не является исключением. Их диаграммы обратного рассеяния (ДОР) могут изменяться при изменении вида поляризации, особенно когда размеры элементов цели соизмеримы с длиной волны. Этот факт подтвержден экспериментально в [6, с. 75, рис. 2.38; 7, с. 150, рис. 7.14]. В метровом диапазоне длин волн ДОР самолета отличается не только на разных ракурсах, но и на разных видах поляризации зондирующего сигнала. Одной из причин такого отличия является деполяризация падающей ЭМВ. Степень деполяризации определяется электрическими свойствами и формой цели, зависит от длины волны и условий распространения ЭМВ. При отражении от воздушных целей сложной формы эффект деполяризации может привести к потере принимаемой энергии, то есть к уменьшению измеряемой ЭПР [6, с. 76]. The use of such a variety of types of polarization makes it possible to scrupulously describe the reflective properties of the target. In [6, p. 74-78] it is shown that the EPR of real targets in a complex way depends on the type of polarization of the probe oscillations. The simplest example of such a dependence is given in [4, p. 32; 6, p. 37] when considering the dependence of the EPR of a passive linear vibrator δ on the direction of arrival of the wave and the type of its polarization. EPR of real goals is no exception. Their backscatter patterns (DOR) can change when the type of polarization changes, especially when the sizes of the target elements are commensurate with the wavelength. This fact was confirmed experimentally in [6, p. 75, fig. 2.38; 7, p. 150, fig. 7.14]. In the meter wavelength range, the aircraft DOR differs not only in different angles, but also in different types of polarization of the probe signal. One of the reasons for this difference is the depolarization of the incident EMW. The degree of depolarization is determined by the electrical properties and the shape of the target, depending on the wavelength and propagation conditions of electromagnetic waves. When reflected from complex airborne targets, the depolarization effect can lead to a loss of received energy, that is, to a decrease in the measured EPR [6, p. 76].

Приведенные выше доводы с очевидностью показывают, что ЛА различных конфигураций, изготовленные из различных материалов и имеющие различные углы визирования будут отличаться интенсивностью отраженных ими сигналов на различных видах поляризации, особенно в метровом диапазоне. Значит, существует объективная основа их идентификации по поляризационным признакам. The above arguments clearly show that aircraft of various configurations made of different materials and having different viewing angles will differ in the intensity of the signals reflected by them at different types of polarization, especially in the meter range. This means that there is an objective basis for their identification by polarization signs.

Возможен вариант идентичности отраженных различными целями сигналов на определенной поляризации, например, горизонтальной. Однако маловероятен случай, чтобы на всех предложенных к использованию видах поляризации сигналы, отраженные различными ЛА, имели одинаковую амплитуду, тем более, что динамический диапазон измерения амплитуды отраженных сигналов современными радиолокаторами велик. A variant of the identity of the signals reflected by various targets at a certain polarization, for example, horizontal, is possible. However, it is unlikely that for all types of polarization proposed for use, the signals reflected by various aircraft have the same amplitude, especially since the dynamic range of measuring the amplitude of the reflected signals by modern radars is large.

Назовем набор отраженных от цели сигналов при различных видах поляризации ЭМВ поляризационным портретом цели (ППЦ). Пример ППЦ приведен на фиг. 1, а. Он разделен на 10 кластеров, значение амплитуды сигнала U(N) в каждом из которых соответствует вполне определенному виду поляризации. Например, амплитуда сигнала в 1-м кластере, расположенном на оси абсцисс между точками 0 и 1, соответствует отраженному от цели сигналу на линейной горизонтальной поляризации ( γ = 0^o), амплитуда сигнала во 2-м кластере, расположенном на оси абсцисс между точками 1 и 2, соответствует отражению от цели на линейной вертикальной поляризации ( γ = 90^o) и т.д.Let us call the set of signals reflected from the target for various types of EMW polarization the polarization portrait of the target (PPC). An example of PPC is shown in FIG. 1 a. It is divided into 10 clusters, the value of the signal amplitude U (N) in each of which corresponds to a well-defined type of polarization. For example, the signal amplitude in the 1st cluster located on the abscissa axis between points 0 and 1 corresponds to the signal reflected from the target on a linear horizontal polarization (γ = 0 ^o ), the signal amplitude in the 2nd cluster located on the abscissa axis between the points 1 and 2, corresponds to the reflection from the target on a linear vertical polarization (γ = 90 ^o ), etc.

Для получения такого ППЦ необходимо излучить 10 импульсов, каждый из которых имеет свою поляризацию. Приняв отраженные целью импульсы, после их преобразования и усиления в одинаковое число раз, следует перевести их в цифровой вид с помощью аналого-цифрового преобразователя и записать в запоминающее устройство (ЗУ). Набор записанных амплитуд в десяти ЗУ и представляет собой ППЦ. Его можно получить в обычной одноканальной РЛС, излучая импульсы последовательно и программным образом изменяя поляризацию от импульса к импульсу. Одновременное излучение импульсов с разной поляризацией не приведет к нужному результату по очевидным причинам. Кроме того, необходимо застробировать цель по дальности и сопровождать ее по угловым координатам, чтобы исключить попадание в канал обработки сигналов, отраженных другими целями, местными предметами и т.д. Более того, отраженные 10 импульсов должны быть получены на одном и том же ракурсе. Это уточнение сделано ввиду того, что цель в полете совершает колебательные движения, наиболее интенсивные из которых называют рысканиями цели. Для того, чтобы отражения всех десяти импульсов соответствовали одному и тому же ракурсу, необходимо, чтобы 10 периодов повторения импульсов T_и не превышали времени корреляции ТН полета цели, составляющего, согласно [8], величину порядка 0,025 с. Следовательно, для обеспечения неизменности ракурса локализации в период формирования поляризационного портрета необходимо, чтобы выполнялось условие T_и < t_к/10, где t_к - время корреляции ТН. Из этого получаем T_и < 0,025/10 = 2,5 мс, что вполне соответствует характеристикам современных импульсных РЛС.To obtain such a PPC, 10 pulses must be emitted, each of which has its own polarization. After receiving the pulses reflected by the target, after they are converted and amplified by the same number of times, they should be converted to digital form using an analog-to-digital converter and written to a storage device (memory). A set of recorded amplitudes in ten memories and is a PPC. It can be obtained in a conventional single-channel radar, emitting pulses sequentially and programmatically changing the polarization from pulse to pulse. Simultaneous emission of pulses with different polarizations will not lead to the desired result for obvious reasons. In addition, it is necessary to gate the target in range and accompany it in angular coordinates to prevent signals reflected by other targets, local objects, etc. from entering the processing channel. Moreover, the reflected 10 pulses must be obtained from the same angle. This refinement was made due to the fact that the target in flight performs oscillatory movements, the most intense of which are called yaw of the target. In order for the reflections of all ten pulses to correspond to the same angle, it is necessary that 10 pulse repetition periods T _and not exceed the correlation time ТН of the target’s flight, which, according to [8], is of the order of 0.025 s. Therefore, to ensure the invariance of the localization angle during the formation of the polarization portrait, it is necessary that the condition T _and <t _c / 10 are fulfilled, where t _k is the correlation time of the transformer. From this we obtain T _and <0.025 / 10 = 2.5 ms, which is consistent with the characteristics of modern pulsed radars.

Теперь необходимо вспомнить, что для распознавания цели по любому признаку, необходимо сравнить полученный в опыте результат с эталонным результатом. Однако, ввиду наличия ТН полета, ракурс цели постоянно меняется (колеблется вокруг некоторого среднего значения). Поэтому традиционный метод сравнения ППЦ с эталонным в данном случае не подходит. Предлагается формировать усредненный по множеству ракурсов ППЦ и только после этого сравнивать его с эталонным ППЦ, также полученным методом усреднения. Now it is necessary to remember that in order to recognize a target by any sign, it is necessary to compare the result obtained in the experiment with the reference result. However, due to the presence of VT flight, the target angle is constantly changing (fluctuates around a certain average value). Therefore, the traditional method of comparing PPC with the reference in this case is not suitable. It is proposed to form a PPV averaged over a variety of angles and only after that compare it with a reference PPV also obtained by the averaging method.

Стремясь снизить длительность одного цикла распознавания, целесообразно временной интервал усреднения ППЦ выбрать равным периоду ТН. В этом случае ППЦ усредняется по всем ракурсам, на которых может находиться цель в течение данного периода ТН. Зная приближенное значение периода ТН полета и удесятеренное значение периода повторения РЛС, можно найти число ракурсов локации, по которым производится усреднение ППЦ. Это делается по формуле K = T_тн/(10 T_и), где T_тн - период ТН. Если допустить, что T_тн = 3 с, а период повторения T_и = 300 мкс, то число усредняемых ракурсов будет равно K = 3/(10•3•10^-4)=10³, что более чем достаточно.In an effort to reduce the duration of one recognition cycle, it is advisable to choose the time interval for averaging the PPC equal to the period of the VT. In this case, the PPC is averaged over all angles on which the target can be located during a given VT period. Knowing the approximate value of the TN flight period and the tenfold value of the radar repetition period, one can find the number of location views over which the PPC averaged. This is done according to the formula K = T _tn / (10 T _i ), where T _tn is the period of TN. If we assume that T _tn = 3 s and the repetition period T _u = 300 μs, then the number of averaged angles will be K = 3 / (10 • 3 • 10 ^-4 ) = 10 ³ , which is more than enough.

Таким образом, каждое из 10 ЗУ должно содержать цифровой сумматор, производящий суммирование всех сигналов, поступающих на его вход, а также счетчик числа приходящих сигналов. Счетчик и будет определять момент, когда закончится процесс накопления или суммирования сигналов в ЗУ. Затем результат цифрового суммирования амплитуд сигналов должен быть разделен на число этапов суммирования K. Так в каждом ЗУ формируется усредненная амплитуда отраженных сигналов на определенном виде поляризации. Совокупность указанных усредненных амплитуд представляет собой ППЦ, способный выступать в качестве информативного признака распознавания. Thus, each of the 10 memory must contain a digital adder that sums all the signals arriving at its input, as well as a counter for the number of incoming signals. The counter will also determine the moment when the process of accumulation or summation of signals in the memory ends. Then, the result of digital summation of the amplitudes of the signals should be divided by the number of stages of summation K. Thus, in each memory averaged amplitude of the reflected signals is formed on a certain type of polarization. The totality of these averaged amplitudes is a PPC capable of acting as an informative recognition feature.

Поочередно сравнивая параметры полученного ППЦ с эталонным ППЦ, можно определить класс или даже тип распознаваемой цели. Отнесение цели к определенному типу можно производить следующим образом. В каждом кластере (в каждом ЗУ) хранится информация о среднестатистическом отраженном сигнале на определенной поляризации. Вычисляется абсолютная (модульная) разность между значением сигнала данного ЗУ и величиной сигнала в эталонном кластере, соответствующем опытному по поляризации. Затем эта же операция осуществляется в отношении второго, третьего и т.д. кластера. Вычисленные разности суммируются. Производится смена эталонного ППЦ, соответствующего сформированному ППЦ по ракурсу сопровождения, и операции вычисления разностей и их сложения повторяются. В конце производят сравнение полученных сумм для нахождения наименьшей. Тип эталонного ППЦ, для которого указанная сумма будет минимальной, принимается за тип распознаваемой цели. By alternately comparing the parameters of the obtained PPC with the reference PPC, it is possible to determine the class or even type of recognized target. The assignment of a goal to a certain type can be done as follows. In each cluster (in each memory) information is stored on the average reflected signal at a certain polarization. The absolute (modular) difference between the signal value of a given memory and the signal value in the reference cluster corresponding to the experimental polarization is calculated. Then the same operation is carried out in relation to the second, third, etc. a cluster. The calculated differences are summed. The reference PPC is changed corresponding to the generated PPC according to the tracking angle, and the operations of calculating the differences and their addition are repeated. At the end, a comparison is made of the amounts obtained to find the smallest. The type of the reference PPC, for which the indicated amount will be minimal, is taken as the type of recognized target.

ППЦ, показанные на фиг. 1,а,б,в упрощенно демонстрируют принцип формирования усредненного ППЦ для двух ракурсов. По первым десяти импульсам получают 1-й ППЦ, показанный на фиг. 1,а. Следующие 10 импульсов различной поляризации позволяют получить второй ППЦ. Если в формировании усредненного ППЦ участвуют только 2 частных ППЦ, то K = 2 и усредненный ППЦ получают сложением сигналов в соответствующих кластерах и делением суммы на K = 2. Например, во 2-м кластере ППЦ фиг. 1,а имеет амплитуду 5 единиц. Такой же кластер у ППЦ фиг. 1,б имеет амплитуду 3 единицы. Значит, в усредненном ППЦ второй кластер будет иметь амплитуду (3+5)/2=4 единицы (фиг. 1,в). PPC shown in FIG. 1a, b, c simplistically demonstrate the principle of the formation of an averaged PPC for two angles. The first ten pulses receive the 1st PPC shown in FIG. 1 a. The next 10 pulses of different polarization allow you to get a second PPC. If only 2 private PPCs are involved in the formation of the averaged PPC, then K = 2 and the averaged PPC are obtained by adding the signals in the corresponding clusters and dividing the sum by K = 2. For example, in the 2nd PPC cluster of FIG. 1, and has an amplitude of 5 units. The same cluster in the PPC of FIG. 1b has an amplitude of 3 units. This means that in the average PPC the second cluster will have an amplitude of (3 + 5) / 2 = 4 units (Fig. 1, c).

Для повышения помехозащищенности можно предложить изменять поляризацию импульсов каждой пачки не по одному и тому же закону, а сложным случайным образом. В этом случае управление формированием каждой пачки с 10-ю импульсами должно быть программным, что вполне под силу современным цифровым вычислительным системам (ЦВС). Датчик случайных чисел ЦВС должен определять для каждой пачки импульсов последовательность использования десяти различных видов поляризации. Поляризация излучаемых сигналов может меняться за счет изменения сдвига фаз между токами СВЧ, запитывающими ортогонально расположенные вибраторные антенны. Таких пар вибраторов может быть несколько. Можно предложить и другой способ излучения сигналов различной поляризации, основанный на использовании фазированных антенных решеток (ФАР). Важным при этом является то, куда (в какой кластер) попадет отраженный сигнал данного вида поляризации. Эту задачу может разрешить ПВС, которая должна не только обеспечивать формирование импульса заданной поляризации, но и направлять отраженный на этой поляризации сигнал в тот кластер (то ЗУ), где накапливаются отраженные сигналы только данного вида поляризации. To increase the noise immunity, it is possible to suggest changing the polarization of the pulses of each packet not according to the same law, but in a complex random manner. In this case, the control of the formation of each burst with 10 pulses should be software, which is quite within the power of modern digital computer systems (CVS). The random number generator of the CVC must determine for each pulse train the sequence of use of ten different types of polarization. The polarization of the emitted signals can vary due to a change in the phase shift between the microwave currents supplying the orthogonally located vibrator antennas. There may be several such pairs of vibrators. One can also propose another method for emitting signals of different polarization, based on the use of phased antenna arrays (PAR). What is important here is where (in which cluster) the reflected signal of this type of polarization will get. This problem can be solved by the PVA, which should not only ensure the formation of a pulse of a given polarization, but also direct the signal reflected on this polarization to that cluster (then the memory) where the reflected signals of only this type of polarization are accumulated.

Можно предложить и другой способ реализации процедур, обеспечивающих формирование усредненного ППЦ. Для этого можно использовать 10 антенн, излучающих импульсы различной поляризации, причем каждая антенна излучает сигнал только определенной поляризации и на своей, отличной от других, частоте. Достоинством такого подхода является увеличение числа мгновенных опытных ППЦ в 10 раз при неизменном времени усреднения. Однако дороговизна исполнения является существенным недостатком. Поэтому одночастотный последовательный способ получения ППЦ является предпочтительным. One can suggest another way to implement the procedures that ensure the formation of the averaged PPC. For this, you can use 10 antennas that emit pulses of different polarization, and each antenna emits a signal only of a certain polarization and at its own, different from the others, frequency. The advantage of this approach is an increase in the number of instant experimental PPCs by a factor of 10 with a constant averaging time. However, the high cost of execution is a significant drawback. Therefore, a single-frequency sequential method for producing PPC is preferred.

Как видно из описания предлагаемого способа распознавания целей, он имеет явные преимущества по сравнению с ранее известными. Способ легко реализуем в импульсных РЛС метрового диапазона современного парка, имеющих ФАР и управляющую ЦВС. Способ не требует высокой разрешающей способности по угловым координатам, поскольку использует угловое (временное) усреднение измеряемого параметра распознавания. Способ имеет высокие характеристики распознавания: малое время распознавания, большую вероятность принятия правильного решения, которая обусловлена многообразием используемых видов поляризации зондирующих сигналов. Способ обладает широкими потенциальными возможностями увеличения помехозащищенности, снижения ошибок измерения угловых координат и т.д. As can be seen from the description of the proposed method for target recognition, it has obvious advantages compared to previously known. The method is easily implemented in a pulsed radar meter meter range of a modern fleet having a headlamp and a control center. The method does not require high resolution in angular coordinates, since it uses angular (temporal) averaging of the measured recognition parameter. The method has high recognition characteristics: a short recognition time, a high probability of making the right decision, which is due to the variety of types of polarization of the probing signals. The method has wide potential for increasing noise immunity, reducing errors in measuring angular coordinates, etc.

Claims

A method for recognizing targets by the polarization differences of the reflected signals, including emitting high-frequency pulse signals in the direction of the target, receiving, amplifying and detecting the signals reflected from the target and alternately comparing the generated recognition feature with the reference belonging to different classes of targets, for assigning the recognized target to one of the classes, characterized in that the study subjected to a general sample of reflected from the target pulse signals of the meter range, consisting of an integer packs comprising 10 pulses, and during the emission of one pulse to programmatically change the type of polarization of the electromagnetic wave, using the following 10 types of polarization: linear horizontal, linear vertical, linear with the angle of inclination of the plane of polarization ^o 45 linear with a slope of the plane of polarization 135 ^o , circular left rotation, circular right rotation, elliptical with a tilt angle of the major axis of the ellipse 45 ^o right rotation, elliptical with a tilt angle of the major axis of the ellipse 135 ^o right rotation, elliptical with an angle of inclination of the major axis of the ellipse 45 ^o left rotation, elliptic with an angle of inclination of the major axis of the ellipse 135 ^o left rotation, that is, in each sequence or a pack of 10 pulses, each individual pulse will have a different polarization, and the target will be gated in range and accompany along the angular coordinates, which ensures that the signals reflected by the recognized target only get into the receiving channel, and the received, amplified and detected reflected signals are converted to digital form and programmatically distributed among 10 digital storage adders, in each of which the amplitudes of the signals of only one particular type of polarization are added, the number of pulse signals arriving at each accumulator adder is calculated, and each pack of 10 consecutive pulses should not exceed the correlation time of the path target flight instabilities of 0.025 s, and the set of ten-pulse bursts used should be commensurate with the period of trajectory instabilities of flight targets, amounting to 2–3 s, the amplitude of the total signal of each digital accumulative adder is divided by the number of signals summed by it, which ensures the calculation of the value of the amplitude of the reflected signal averaged over several angles on the corresponding type of polarization, the totality of the calculated average amplitudes of the reflected signals on 10 types of polarization take for a polarization portrait of the target, which is used when comparing with reference polarizing portraits of this kind as inf rmativnogo recognition feature.