RU2298809C9

RU2298809C9 - Arrangement for selection low-altitude low-velocity air targets and moving surface targets in a coherent radar station

Info

Publication number: RU2298809C9
Application number: RU2005130543/09A
Authority: RU
Inventors: Борис Анатольевич Панин (RU); Борис Анатольевич Панин; Тать на Михайловна Лапидовска (RU); Татьяна Михайловна Лапидовская
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2007-09-27
Also published as: RU2298809C1

Abstract

FIELD: the invention refers to radiolocation technique particularly to airborne radars of flying vehicles (fighters, helicopters).

SUBSTANCE: it is designed for providing effective discrimination of detected low-altitude low-velocity air targets and moving surface targets. The technical result is achieved due to introducing additionally seven twin-input comparators, three demultiplexers, one twin-channel multiplexer, three commutators of a signal, two logical elements "OR", two logical elements "AND" and a calculator of a supporting function in the known arrangement which has a multi-channel detector of a coherent pulse signal in the summary channel of a mono-pulse airborne radar station each channel of which includes aggregate of narrow-band ("Doppler") filters and threshold arrangements in each frequency channel; a multi-channel receiver of an elevation channel of the airborne radar station with aggregate of Doppler filters for each distant strobe; a multi-channel arrangement of forming the signal of an angular error, a commutator of distance channels, a comparator, a logical element "OR" and four logical elements "AND".

EFFECT: increases effectiveness of discrimination of low-altitude low-velocity air and moving surface targets and also decreases the number of pulses repeating frequencies used in the procedure of surveying.

2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокационной технике и, в частности, к бортовым РЛС летательных аппаратов (истребителей, вертолетов) и предназначено для обеспечения эффективного различения обнаруженных маловысотных малоскоростных воздушных целей и движущихся наземных целей.The invention relates to radar technology and, in particular, to airborne radar of aircraft (fighters, helicopters) and is intended to provide effective discrimination between detected low-altitude low-speed air targets and moving ground targets.

Известны БРЛС указанного класса (G.Morris. L.Harkness, Airbom Pulsed Doppler Radar, Artech House, 1996; Справочник по радиолокации под ред. М.Сколника, т.3, гл.7, "Советское Радио", М., 1977 г.), предназначенные, в частности, для обнаружения воздушных целей (ВЦ) на фоне подстилающей поверхности, в том числе в присутствии движущихся наземных или надводных объектов. Выделение ВЦ в главном луче диаграммы направленности антенны БРЛС достигается за счет пространственной селекции и за счет отличий эхо-сигналов от них по задержке и доплеровской частоте. Обычно спектральная область, в которую попадают эхо-сигналы от движущихся наземных целей, режектируется, в качестве дополнительного средства используется компенсационный (защитный) канал, позволяющий блокировать сигналы наземных целей (НЦ), воздействующих по боковым лепесткам диаграммы направленности. Однако спектры эхо-сигналов малоскоростных воздушных целей перекрываются диапазоном частот, занимаемых движущимися наземными объектами, что приводит к необходимости сужения режектируемой спектральной области для обеспечения возможности обнаружения таких воздушных целей. При этом в области перекрытия диапазонов доплеровских частот воздушных и наземных целей отсутствует возможность различать ВЦ и НЦ по этому параметру.Known radars of the indicated class (G. Morris. L. Harkness, Airbom Pulsed Doppler Radar, Artech House, 1996; Radar reference book, edited by M. Skolnik, vol. 3, chap. 7, "Soviet Radio", M., 1977 d.), intended, in particular, for the detection of air targets (CC) against the background of the underlying surface, including in the presence of moving ground or surface objects. Highlighting the CC in the main beam of the radar antenna pattern is achieved due to spatial selection and due to differences in echo signals from them in delay and Doppler frequency. Usually, the spectral region into which echoes from moving ground targets fall is rejected, as an additional means, a compensation (protective) channel is used to block signals from ground targets (SCs) acting along the side lobes of the radiation pattern. However, the spectra of the echo signals of low-speed air targets overlap with the frequency range occupied by moving ground objects, which leads to the need to narrow the notched spectral region to enable detection of such air targets. Moreover, in the area of overlapping ranges of Doppler frequencies of air and ground targets, it is not possible to distinguish between the CC and SC by this parameter.

Существуют способы, позволяющие ослабить этот недостаток. Один из них, т.н. способ пространственно-скоростной селекции (Дудник П.И. Способ обнаружения и выделения низколетящих целей на фоне Земли на основе использования периодических колебаний положения фазового фронта отраженного сигнала, "Военная радиоэлектроника", 1970, 1 (318), стр.3), основан на выделении колебаний фазового фронта поля, являющегося результатом интерференции рассеянного целью излучения БРЛС и отражениями от подстилающей поверхности. Однако этому способу свойствен недостаток, связанный с необходимостью наличия мощного опорного сигнала отражений от подстилающей поверхности, который усугубляется тем, что эти отражения являются пространственно-протяженными, что приводит к расширению спектра биений в анализируемом сигнале. Эти причины обусловливают ограничения в тактике применения БРЛС, например, при работе над гладкой подстилающей поверхностью с зеркальными отражениями, при увеличении высоты полета носителя и/или уменьшении угла наклона антенны.There are ways to mitigate this drawback. One of them, the so-called a method of spatial-speed selection (Dudnik P.I. A method for detecting and distinguishing low-flying targets against the background of the Earth based on the use of periodic oscillations of the position of the phase front of the reflected signal, Military Radio Electronics, 1970, 1 (318), p. 3), based on the allocation of oscillations of the phase front of the field, which is the result of interference from radar scattered by the target radar and reflections from the underlying surface. However, this method has a disadvantage associated with the need for a powerful reference signal of reflections from the underlying surface, which is aggravated by the fact that these reflections are spatially extended, which leads to an expansion of the beat spectrum in the analyzed signal. These reasons cause limitations in tactics of using radar, for example, when working on a smooth underlying surface with specular reflections, with an increase in the flight height of the carrier and / or a decrease in the angle of the antenna.

Из известных технических решений наиболее близким является устройство, описанное в патенте США №4862177, МКИ G01s 13/52; 13/58; US 342-160 (Sung Y. Wong Processor for discriminating between ground and airbom moving targets), основанное на анализе выходного сигнала угломестного канала БРЛС моноимпульсного типа. Основная идея этого технического решения заключается в том, что в каждом элементе представляющего интерес участка развертки дальности производится определение разности двух значений выходного сигнала угломестного дискриминатора, полученных при подаче на его вход значений отсчетов из двух различных участков спектра, преобразованных в частотную область эхо-сигналов. Первый отсчет принадлежит участку, в пределах которого ожидается наличие сигнала, отраженного от подстилающей поверхности и принятого главным лучом антенны. Второй - спектральному отсчету эхо-сигнала от обнаруженного движущегося объекта. Если абсолютная величина разности не превосходит выбранного допуска, то выносится решение об обнаружении НЦ, в противном случае - ВЦ. Полагается, что спектральный отсчет, соответствующий отражениям от подстилающей поверхности, принадлежит участку частотной области, в пределах которого ожидается наличие компонент этого эхо-сигнала, сформированных главным лепестком диаграммы направленности антенны (ДНА). Значение выходного сигнала угломестного дискриминатора при подаче на его вход этого спектрального отсчета является опорным, а зависимость опорных значений от дальности - опорной функцией.Of the known technical solutions, the closest is the device described in US patent No. 4862177, MKI G01s 13/52; 13/58; US 342-160 (Sung Y. Wong Processor for discriminating between ground and airbom moving targets), based on the analysis of the output signal of the elevation channel radar channel monopulse type. The main idea of this technical solution is that in each element of the range scan region of interest, the difference between the two values of the output signal of the elevation discriminator is determined, obtained by applying to its input the values of the samples from two different parts of the spectrum converted to the frequency domain of the echo signals. The first count belongs to the area within which a signal is expected reflected from the underlying surface and received by the main beam of the antenna. The second - the spectral readout of the echo signal from the detected moving object. If the absolute value of the difference does not exceed the selected tolerance, then a decision is made on the detection of the SC, otherwise - the CC. It is believed that the spectral readout corresponding to reflections from the underlying surface belongs to the region of the frequency domain within which the presence of the components of this echo signal formed by the main lobe of the antenna pattern (BOTTOM) is expected. The value of the output signal of the elevation discriminator when applying this spectral reference to its input is a reference, and the dependence of the reference values on the distance is a reference function.

Недостатком прототипа является, как показывает анализ, невозможность правильной селекции ВЦ или НЦ в этом устройстве, когда опорная функция, которая должна характеризовать точечные цели, находящиеся на нулевой высоте (т.е. на подстилающей поверхности), не удовлетворяет этому требованию, как это имеет место, например, в импульсно-доплеровских БРЛС со средней частотой повторения (СЧП) зондирующих импульсов, для которых различение малоскоростных ВЦ и НЦ наиболее актуально. Подстилающая поверхность является пространственно-распределенным отражающим объектом и при работе в условиях неоднозначности наблюдения по задержке и доплеровскому сдвигу реальная опорная функция и опорная функция, полученная по точечному объекту, существенно различаются.The disadvantage of the prototype is, as the analysis shows, the impossibility of proper selection of the CC or SC in this device, when the support function, which should characterize point targets located at zero height (i.e., on the underlying surface), does not satisfy this requirement, as it has a place, for example, in pulse-Doppler radars with an average repetition rate (MPS) of probe pulses, for which the distinction between low-speed CC and SC is most relevant. The underlying surface is a spatially distributed reflecting object, and when operating under ambiguity of observation over the delay and Doppler shift, the real support function and the support function obtained from a point object differ significantly.

Например, на фиг.1 приведены полученные расчетным путем графики зависимости выходного сигнала угломестного дискриминатора моноимпульсной БРЛС (при амплитудном суммарно-разностном методе пеленгации) от дальности до возможного нахождения цели (номера анализируемого строба дальности) при воздействии на его вход отражений от однородной подстилающей поверхности (штриховая линия с дополнительным обозначением УППП) и эхо-сигнала от точечного наземного объекта при h_ц=0 (сплошная линия с дополнительным обозначением f_аппр(D) - "аппроксимированная функция от дальности D"). Первую зависимость назовем угломестным профилем подстилающей поверхности УППП (она-то и выступает в прототипе в качестве опорной функции для устройства селекции ВЦ/НЦ (дискриминатора ВЦ/НЦ)), вторую - угломестной характеристикой точечной маловысотной цели при h_ц=0. Эта последняя и должна, по существу, выполнять роль опорной функции, как это и делается в предлагаемом изобретении.For example, Fig. 1 shows the calculated graphs of the dependence of the output signal of the elevation discriminator of the monopulse radar (with the amplitude total-difference direction finding method) on the range to the possible location of the target (number of the range gate under analysis) when it is exposed to reflections from a uniform underlying surface ( dashed line with an additional designation for SCP) and an echo signal from a point ground object at h _c = 0 (solid line with an additional designation f _appr (D) - "approximated function over range D "). We will call the first dependence the elevation profile of the underlying surface of the SCP (it acts in the prototype as a reference function for the VC / NC selection device (VC / NC discriminator)), the second - the elevation characteristic of a point low-altitude target at h _c = 0. This last one should essentially play the role of a supporting function, as is done in the present invention.

В качестве необходимых для расчета величин использованы параметры типовой РЛС миллиметрового диапазона:The parameters of a typical millimeter-wave radar are used as the quantities necessary for calculating:

- ширина луча на уровне первого бокового лепестка ДНА- beam width at the level of the first side lobe of the bottom 2×1.2°2 × 1.2 ° - расстановка лучей в вертикальной плоскости- the arrangement of rays in a vertical plane 1°1 ° - частота повторения импульсов (ЧПИ)- pulse repetition rate (NPI) 7.8 кГц7.8 kHz - длительность сжатого импульса- duration of the compressed pulse 0.28 мкс0.28 μs - высота полета носителя- carrier flight altitude 500 м500 m - угол наклона антенны (угол скольжения)- angle of the antenna (slip angle) 2°2 °

При таких условиях наблюдения диапазон дальностей в пределах пятна, освещаемого лучом антенны на подстилающей поверхности, лежит в интервале D_мин=7.75...D_макс=95.5 км (по однозначной шкале дальности). Однако оценки выходного сигнала угломестного дискриминатора производятся для стробов, перекрывающих зону приема на развертке дальности, а им присуща неоднозначность соответствия фактическому значению дальности до зондируемого элемента поверхности. На фиг.1 указаны три области неоднозначности с границами (0, D_неодн), (D_неодн, 2·D_неодн), (2·D_неодн, 3·D_неодн). К невозможности правильной селекции может привести неопределенность в интерпретации угломестной координаты опорной функции в условиях неоднозначности по дальности наблюдений. На этом же чертеже видно, что из-за искажений опорной функции, возникающих вследствие влияния так называемых альтиметровых отражений и неоднозначности по дальности, селекция ВЦ/НЦ на участке D=7...12 км становится проблематичной.Under such observation conditions, the range of ranges within the spot illuminated by the antenna beam on the underlying surface lies in the interval D _min = 7.75 ... D _max = 95.5 km (on a unique range scale). However, estimates of the output signal of the elevation discriminator are made for gates that overlap the reception area at the range sweep, and they are characterized by ambiguity of correspondence to the actual value of the range to the sensed surface element. Figure 1 shows three areas of ambiguity with the boundaries (0, D _odn ), (D _odn , 2 · D _odn ), (2 · D _odn , 3 · D _odn ). The impossibility of correct selection can be caused by uncertainty in the interpretation of the elevation coordinate of the support function under conditions of ambiguity in the range of observations. In the same drawing, it is seen that due to distortions of the support function resulting from the influence of so-called altimeter reflections and ambiguity in range, the selection of CC / SC in the area D = 7 ... 12 km becomes problematic.

Задачей изобретения является повышение эффективности различения маловысотных малоскоростных воздушных и движущихся наземных или надводных целей при их обнаружении когерентной моноимпульсной БРЛС. При этом под эффективностью понимается расширение тактических условий (высота полета носителя БРЛС, угол наклона антенны, значение используемой частоты повторения зондирующих импульсов) применения угломестного канала.The objective of the invention is to increase the efficiency of distinguishing low-altitude low-speed airborne and moving ground or surface targets when they are detected by a coherent monopulse radar. In this case, the efficiency is understood to mean the expansion of tactical conditions (flight altitude of a radar carrier, antenna tilt angle, value of the used pulse repetition rate) of the elevation channel application.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство, содержащее многоканальный (по числу стробов дальности) обнаружитель когерентного импульсного сигнала в суммарном приемном канале (суммарном приемнике) моноимпульсной БРЛС, каждый стробированный по задержке канал которого включает совокупность узкополосных ("доплеровских") фильтров, перекрывающих диапазон анализируемых доплеровских частот, и пороговых устройств в каждом частотном канале; многоканальный приемник (по числу стробов дальности) угломестного канала моноимпульсной БРЛС с совокупностью доплеровских фильтров для каждого строба дальности, аналогичной совокупности фильтров в приемнике суммарного канала, многоканальное устройство формирования сигнала углового рассогласования (угловой дискриминатор) для выделенных доплеровских фильтров; коммутатор каналов дальности с обнаруженными сигналами от целей; компаратор на базе вычитающего устройства; четыре логических элемента (ЛЭ) "И" и один ЛЭ "ИЛИ" такие, что на выходе первого ЛЭ "И" логическая "1" формируется, если модуль разности сигналов с выхода ВУ не превосходит заданного допуска при обнаружении сигнала от подстилающей поверхности в пределах заданного интервала дальностей, на выходе второго ЛЭ "И" логическая "1", означающая выбор решения "Воздушная цель" (ВЦ), формируется при условии, что обнаруженной цели соответствует логический "0" с выхода первого ЛЭ, на выходе третьего ЛЭ "И" логическая "1", означающая выбор решения "Наземная цель" (НЦ), формируется при условии, что обнаруженной цели соответствует логическая "1" с выхода первого ЛЭ "И", на выходе четвертого ЛЭ "И" логическая "1" формируется при условии обнаружения цели в отсутствие сигнала от подстилающей поверхности в пределах заданного интервала дальностей, на выходе ЛЭ "ИЛИ" формируется логическая "1" при наличии логической "1" с выходов второго и четвертого ЛЭ "И", дополнительно введены семь двухвходовых компараторов, три демультиплексора, один двухканальный мультиплексор, три коммутатора сигнала, два логических элемента "И" и два логических элемента "ИЛИ", вычислитель опорной функции. Компаратор на базе вычитающего устройства и дополнительно введенные элементы устройства объединены в узел, называемый анализатором выходных данных угломестного канала пеленгатора. Назначение введенных функциональных элементов удобнее пояснить, опираясь на блок-схемы и рисунки, приведенные на фиг.1...7.The solution of this problem is achieved by the fact that in a device containing a multi-channel (by the number of range gates) detector of a coherent pulse signal in the total receiving channel (total receiver) of a monopulse radar, each channel gated by the delay of which includes a set of narrow-band ("Doppler") filters that overlap range of analyzed Doppler frequencies, and threshold devices in each frequency channel; a multi-channel receiver (by the number of range gates) of the elevation channel of a monopulse radar with a set of Doppler filters for each range gate, similar to the set of filters in the receiver of the total channel, a multi-channel device for generating an angular mismatch signal (angular discriminator) for the selected Doppler filters; range channel switch with detected signals from targets; a comparator based on a subtracting device; four logical elements (LE) "I" and one LE "OR" such that at the output of the first LE "AND" logical "1" is formed if the modulus of the signal difference from the output of the VU does not exceed the specified tolerance when detecting a signal from the underlying surface within a predetermined range of distances, at the output of the second LE "AND" logical "1", meaning the choice of the solution "Air target" (CC), is formed provided that the detected target corresponds to a logical "0" from the output of the first LE, at the output of the third LE "AND "logical" 1 ", meaning the choice of the solution" Ground target "(SC), is formed under the condition that the detected target corresponds to a logical “1” from the output of the first “I” LE, at the output of the fourth “I” logical “1” is formed when the target is detected in the absence of a signal from the underlying surface within a given range of distances, at the output LE "OR" forms a logical "1" in the presence of a logical "1" from the outputs of the second and fourth LE "I", in addition seven seven-input comparators, three demultiplexers, one two-channel multiplexer, three signal switches, two logic elements " "And two logic element" OR ", the computer support function. A comparator based on a subtracting device and additionally introduced elements of the device are combined into a node called the output data analyzer of the elevation direction finder channel. The purpose of the introduced functional elements is more convenient to explain, based on the block diagrams and drawings shown in figure 1 ... 7.

На фиг.1 приведены графики угломестного профиля подстилающей поверхности в пределах интервала однозначности измерений дальности 0...D_неод и угломестной характеристики точечного объекта на подстилающей поверхности (при h_ц=0) в пределах участка дальности, равного трем интервалам однозначности 0...3·D_неод, на фиг.2 изображена блок-схема устройства селекции маловысотных малоскоростных воздушных и движущихся наземных целей, на фиг.3 - блок-схема анализатора выходных данных угломестного канала моноимпульсной БРЛС, на фиг.4 - блок-схема вычислителя опорной функции, на фиг.5 - графики угломестного профиля подстилающей поверхности (УППП) и опорной функции дискриминатора ВЦ/НЦ, построенной на его основе, приведенной к интервалу однозначности по дальности 0...D_неод, на фиг.6 - графики угломестных характеристик воздушных целей при различных высотах их полета (графики построены в пределах интервала однозначности по дальности 0...D_неод), на фиг.7 - возможные варианты графиков угловых профилей подстилающей поверхности для различных условий наблюдения, приведенных на интервале 0...D_неод.Figure 1 shows graphs of the elevation profile of the underlying surface within the range of uniqueness of measuring ranges 0 ... D _nd and elevation characteristics of a point object on the underlying surface (with h _c = 0) within the range portion equal to three intervals of uniqueness 0 ... 3 · D _nede , in Fig. 2 shows a block diagram of a device for selecting low-altitude low-speed air and moving ground targets, in Fig. 3 is a block diagram of an output data analyzer of an elevation channel of a single-pulse radar, in Fig. 4 is a block diagram, calculate For the support function, in Fig. 5 are graphs of the elevation profile of the underlying surface (SCP) and the reference function of the CC / NC discriminator, constructed on its basis, reduced to the range of unambiguity in range 0 ... D _NDE , in Fig. 6 are graphs of elevation characteristics of air targets at different altitudes of their flight (graphs are plotted within the range of unambiguity over a range of 0 ... D _NDE ), Fig. 7 _shows possible graphs of the angular profiles of the underlying surface for various observation conditions given in the interval 0 ... D _nede .

Устройство селекции маловысотных малоскоростных воздушных и движущихся наземных целей для когерентной БРЛС содержит (фиг.2) многоканальный (по числу N стробов дальности) обнаружитель 1 в суммарном канале моноимпульсной когерентно-импульсной БРЛС, включающий наборы 2 из М доплеровских фильтров 3 для каждого строба дальности, совокупность которых перекрывает весь анализируемый диапазон доплеровских частот, пороговые устройства 4 на выходе каждого доплеровского фильтра, многовходовый логический элемент (ЛЭ) "ИЛИ" 5, многоканальное (по числу N стробов дальности) устройство обработки сигналов 6 в разностном угломестном канале моноимпульсной БРЛС, включающее наборы 2 из М доплеровских фильтров 3 для каждого строба дальности, аналогичные наборам фильтров 2 в суммарном канале, угловые дискриминаторы 7 для каждого доплеровского фильтра 3 угломестного канала (многоканальное устройство формирования сигнала угловой ошибки), коммутатор (мультиплексор/демультиплексор) 8, анализатор 9 выходных сигналов угловых дискриминаторов 7, четыре ЛЭ "И" 10, 11, 12 и 13, а также ЛЭ "ИЛИ" 14.The device for selecting low-altitude low-speed airborne and moving ground targets for a coherent radar contains (Fig. 2) a multi-channel (by the number of N range gates) detector 1 in the total channel of a single-pulse coherent-pulse radar, including sets of 2 of M Doppler filters 3 for each range gate, the combination of which covers the entire analyzed range of Doppler frequencies, threshold devices 4 at the output of each Doppler filter, multi-input logic element (LE) "OR" 5, multi-channel (by number N range gates) a signal processing device 6 in the differential angle channel of a monopulse radar, including sets 2 of M Doppler filters 3 for each range gate, similar to filter sets 2 in the total channel, angular discriminators 7 for each Doppler filter 3 of the elevation channel (multichannel forming device signal of angular error), switch (multiplexer / demultiplexer) 8, analyzer 9 output signals of angular discriminators 7, four LE "I" 10, 11, 12 and 13, as well as LE "OR" 14.

Число стробов дальности N равно отношению периода повторения зондирующих импульсов Т_п, определяющего интервал однозначного измерения дальности до цели к длительности стробов дальности, перекрывающих этот диапазон; число доплеровских фильтров М для каждого строба дальности определяется отношением протяженности анализируемого диапазона доплеровских частот к ширине доплеровского фильтра.The number of range gates N is equal to the ratio of the repetition period of the probe pulses T _p that determines the interval of unambiguous measurement of the range to the target to the duration of the range gates, covering this range; the number of Doppler filters M for each range gate is determined by the ratio of the length of the analyzed range of Doppler frequencies to the width of the Doppler filter.

Вычислительные устройства (ВУ-1 и ВУ-2) с позициями 15 и 16 соответственно являются частью вычислительной системы БРЛС. В них производятся расчеты необходимых для функционирования заявляемого дискриминатора ВЦ/НЦ величин: R_дг - дальняя граница разрешенной зоны селекции ВЦ/НЦ, R_бг - ближняя граница разрешенной зоны селекции ВЦ/НЦ, R_нд - интервал однозначного измерения дальности, р - порядок неоднозначности, определяемый отношением дальности до цели и интервала однозначности R_нд при используемой частоте повторения зондирующих сигналов, П_РС - признак, указывающий на принадлежность анализируемого строба дальности зоне разрешенной селекции ВЦ/НЦ, f_оп(i; р) - опорная функция для анализатора 9.Computing devices (VU-1 and VU-2) with positions 15 and 16, respectively, are part of the radar computing system. They calculate the necessary values for the functioning of the inventive discriminator VC / NC: R _dg is the far boundary of the allowed selection zone of the VC / NC, R _bg is the nearest border of the allowed selection zone of the CC / SC, R _nd is the interval of unambiguous measurement of range, p is the order of ambiguity determined by the ratio of the range to the target and the range of uniqueness R _nd at the used repetition frequency of the probing signals, P _RS - a sign indicating that the analyzed range gate belongs to the zone of permitted selection of CC / SC, f _op (i; p) - op Function for the analyzer 9.

Необходимые для расчетов значения высоты носителя БРЛС Н, угла атаки летательного аппарата (ЛА) α, угла наклона равносигнального направления антенной системы β_рсн поступают с соответствующих датчиков ЛА.The necessary values for calculating the height of the radar carrier N, the angle of attack of the aircraft (LA) α, the angle of inclination of the _equal- signal direction of the antenna system β _rsn are received from the corresponding sensors of the aircraft.

Использованные на фиг.2 остальные обозначения имеют следующий смысл:Used in figure 2 the remaining notation has the following meaning:

- П_ПП - признак обнаружения подстилающей поверхности, т.е.- P _PP - a sign of the detection of the underlying surface, i.e.

признак, характеризующий уровень сигнала отsign characterizing the signal level from

подстилающей поверхности достаточный дляthe underlying surface is sufficient for

формирования опорной функции;formation of support function;

П_Ц - признак обнаружения цели;P _C - a sign of target detection;

S_Ц(i, j_Ц) - сигнал рассогласования с выхода угловогоS _C (i, j _C ) - the error signal from the output of the angular

дискриминатора для обнаруженного объекта;discriminator for the detected object;

S_ПП(i, j_ПП) - сигнал рассогласования с выхода угловогоS _PP (i, j _PP ) - the error signal from the output of the angular

дискриминатора для подстилающей поверхности.discriminator for the underlying surface.

Анализатор 9 выходных сигналов угловых дискриминаторов 7 в свою очередь содержит (фиг.3) компаратор 17, демультиплексоры 18, 19 и 20, мультиплексор 21, компараторы 22, 23, 24 и 25, ЛЭ "И" 26, ЛЭ "ИЛИ" 27, коммутатор 28, ЛЭ "И" 29, компаратор 30, коммутаторы 31, 32, компараторы 33, 34 и ЛЭ "ИЛИ" 35.The analyzer 9 of the output signals of the angular discriminators 7 in turn contains (Fig. 3) a comparator 17, demultiplexers 18, 19 and 20, a multiplexer 21, comparators 22, 23, 24 and 25, LE "I" 26, LE "OR" 27, switch 28, LE "I" 29, comparator 30, switches 31, 32, comparators 33, 34 and LE "OR" 35.

Вычислитель опорной функции 16 (фиг.4) содержит блок аппроксимации угломестной характеристики точечного наземного объекта 36, блок оценивания дальней границы зоны разрешенной селекции 37 и блок формирования опорной функции 38.The calculator of the reference function 16 (Fig. 4) comprises a block for approximating the elevation characteristic of a point ground object 36, a block for estimating the far boundary of the area of permitted selection 37, and a block for generating the reference function 38.

Многоканальный обнаружитель 1 (фиг.2) с наборами 2 фильтров 3 и пороговыми устройствами 4, на каждый из N входов которого поступают сигналы с выходов стробированного приемного устройства суммарного канала, предназначен для обнаружения эхо-сигналов цели в выделенной области доплеровского диапазона частот. Часть доплеровских фильтров, накрывающих спектральную область с максимумом спектра отражений от подстилающей поверхности, используется для нахождения фильтра с наибольшим уровнем выходного сигнала.A multi-channel detector 1 (Fig. 2) with sets of 2 filters 3 and threshold devices 4, to each of the N inputs of which signals from the outputs of the gated receiver of the total channel are supplied, is designed to detect target echoes in the selected region of the Doppler frequency range. Part of the Doppler filters covering the spectral region with a maximum spectrum of reflections from the underlying surface is used to find the filter with the highest output signal level.

Каждый из угловых дискриминаторов 7 служит для формирования выходной величины углового рассогласования в вертикальной плоскости S(i, j) направления на обнаруженный объект и равносигнального направления антенной системы согласно выражениям:Each of the angular discriminators 7 serves to form the output value of the angular mismatch in the vertical plane S (i, j) of the direction to the detected object and the equal-signal direction of the antenna system according to the expressions:

Δ_{i, j}, ∑_{i, j} - комплексные значения выходных сигналов доплеровских фильтров разностного угломестного и суммарного каналов соответственно при фазовом методе пеленгации,Δ _{i, j} , ∑ _{i, j} are the complex values of the output signals of the Doppler filters of the difference elevation and total channels, respectively, with the phase method of direction finding,

* - знак комплексного сопряжения;* - sign of complex conjugation;

илиor

Δ_{a ij}, ∑_{a ij} - вещественные значения выходных сигналов доплеровских фильтров разностного (угломестного) и суммарного каналов при амплитудном методе пеленгации;Δ _{a ij} , ∑ _{a ij} are the real values of the output signals of the Doppler filters of the difference (elevation) and total channels with the amplitude method of direction finding;

i - номер строба дальности;i is the number of range strobe;

j - номер доплеровского фильтра.j is the number of the Doppler filter.

Коммутатор 8, который может быть выполнен в виде мультиплексора/демультиплексора, служит для поочередной подачи на вход анализатора 9 выходных сигналов угловых дискриминаторов всех обнаруженных целей. Анализатор 9 предназначен для определения величины отклонения отсчета угломестной характеристики обнаруженной цели от соответствующего отсчета угломестного профиля подстилающей поверхности или опорной функции. Для этого на него, кроме отсчетов угломестной характеристики цели S_ц(i, j_ц). поступают значение опорной функции f_оп(i; p), которая является в общем случае многозначной (имеющей р ветвей), значение угломестного профиля подстилающей поверхности S_пп(i, j_пп), значение оценки дальней границы разрешенной области селекции ВЦ/НЦ

величина протяженности интервала однозначности по дальности при использованной частоте повторения импульсов R_нд. Назначение ЛЭ "И" 10, 11, 12, 13, а также ЛЭ "ИЛИ" 14 такое же, как в прототипе, т.е. заключается в отборе лишь тех отметок цели, для которых выполнены условия селекции ВЦ/НЦ: обнаружение сигнала от подстилающей поверхности (признак П_ПП=1) в пределах допустимого интервала дальностей, т.е. зоны разрешенной селекции (признак П_РС=1) - ЛЭ 10, вынесение решения об обнаружении воздушной цели при выполнении условий для дискриминации ВЦ/НЦ - ЛЭ 12, вынесение решения об обнаружении воздушной цели в случаях, когда эти условия не выполняются - ЛЭ 11, формирование объединенного решения об обнаружении воздушной цели - ЛЭ "ИЛИ" 14, вынесение решения об обнаружении наземной цели - ЛЭ 13.The switch 8, which can be made in the form of a multiplexer / demultiplexer, serves to alternately supply to the analyzer input 9 the output signals of the angular discriminators of all detected targets. The analyzer 9 is designed to determine the deviation of the reference elevation characteristics of the detected target from the corresponding reference elevation profile of the underlying surface or support function. For this, in addition to the readings of the elevation target characteristic S _c (i, j _c ). the value of the support function f _op (i; p) is received, which is generally multi-valued (having p branches), the elevation profile of the underlying surface S _pp (i, j _pp ), the evaluation value of the far boundary of the allowed selection region of the CC / SC

the magnitude of the length of the range of uniqueness in range at the used pulse repetition rate R _nd . The purpose of the LE "AND" 10, 11, 12, 13, as well as the LE "OR" 14 is the same as in the prototype, i.e. consists in selecting only those target marks for which the conditions for the selection of the CC / SC are fulfilled: detection of a signal from the underlying surface (sign П _ПП = 1) within the allowable range of distances, i.e. zones of permitted selection (characteristic P _RS = 1) - LE 10, making a decision to detect an air target when the conditions for discrimination are met by the CC / SC - LE 12, making a decision to detect an air target in cases when these conditions are not met - LE 11, the formation of a joint decision to detect an air target - LE "OR" 14, the decision to detect a ground target - LE 13.

Необходимые для обнаружителя 1 значения ближней R_бг и дальней R_дг границы интервала дальности, соответствующие ближнему и дальнему краям контура на подстилающей поверхности, образующемуся в результате ее пересечения лучом антенны, а также признак П_РС, указывающий на принадлежность анализируемого строба дальности названному интервалу, формируются в вычислительном устройстве, так же, как и в прототипе, входящем в состав БРЛС, по известным формулам с использованием поступающих с бортовых датчиков значений угла отклонения антенны относительно оптической оси, угла атаки летательного аппарата, высоты его полета:The values of the near R _bg and far R _dg boundaries of the range interval, necessary for the detector 1, corresponding to the near and far edges of the contour on the underlying surface resulting from its intersection by the antenna beam, as well as the _PC signal indicating that the analyzed range gate belongs to this interval, are formed in the computing device, as well as in the prototype that is part of the radar, according to well-known formulas using the values of the antenna deflection angle from the on-board sensors regarding the optical axis, angle of attack of the aircraft, altitude:

(0<k<1)

(0 <k <1)

Значения R_бг и R_дг рассчитываются с точностью, определяемой точностью бортовых датчиков.The values of R _bg and R _{dg are} calculated with an accuracy determined by the accuracy of the on-board sensors.

В анализаторе 9 (фиг.3) компараторы 17, 24 и 25 служат для определения условий дискриминации: компаратор 17 - для выявления соотношения значений интервала неоднозначности по дальности R_неодн и оценки дальней границы разрешенного для различения ВЦ и НЦ интервала дальности R_дг, компаратор 24 - для установления знака выходного сигнала угломестного канала БРЛС для сигнала цели и компаратор 25 - для установления знака отсчета угломестного профиля. Демультиплексор 18 предназначен для переключения направления передачи значения отсчета выходного сигнала углового дискриминатора для обнаруженной цели: на демультиплексор 19 или мультиплексор 21 в зависимости от логического значения выходного сигнала компаратора 17. Демультиплексор 19 предназначен для выбора пути выполнения последующих операций дискриминации в зависимости от поступающего из вычислительной системы БРЛС номера р интервала неоднозначности по дальности для обнаруженной цели (порядка неоднозначности), p=1, 2...р_макс (р_макс=3). Демультиплексор 20 производит выбор ветви опорной функции для компараторов 22, 23, 30, 34 в зависимости от номера интервала неоднозначности. Компараторы 22, 23, 30, 34, а также компаратор 33 служат для определения величины отклонения отсчета угломестной характеристики обнаруженной цели S(i, j_ц) от соответствующего отсчета опорной функции. Условия решения в указанных компараторах неодинаковы. В компараторах 22, 23, 30 с пороговым значением сравнивается арифметическое значение разности входных сигналов этих компараторов, а в компараторах 33, 34 - модуль разности их входных сигналов. Пороговые значения в компараторах 22, 23, 30, 33 и 34 в общем случае могут быть различны. Мультиплексор 21 служит для канализации по одному пути последующей обработки значения угломестного отсчета обнаруженной цели для двух случаев: 1.

и 2.

но значение дальности обнаруженной цели принадлежит первому интервалу неоднозначности по дальности (р=1).In the analyzer 9 (Fig. 3), the

comparators

17, 24 and 25 serve to determine the conditions of discrimination: the comparator 17 - to identify the ratio of the values of the range of ambiguity in the range of R _ods and the assessment of the far boundary allowed to distinguish between the CC and SC range interval R _dg , comparator 24 - to establish the sign of the output signal of the elevation radar channel for the target signal and comparator 25 - to establish the reference sign of the elevation profile. Demultiplexer 18 is designed to switch the direction of transmission of the reference value of the output signal of the angular discriminator for the detected target: to the demultiplexer 19 or multiplexer 21, depending on the logical value of the output signal of the comparator 17. Demultiplexer 19 is used to select the path for subsequent discrimination operations depending on what comes from the computing system Radar number p range of the ambiguity range for the detected target (order of ambiguity), p = 1, 2 ... p _max (p _max = 3) . Demultiplexer 20 selects the branches of the reference function for

comparators

22, 23, 30, 34 depending on the number of the ambiguity interval.

Comparators

22, 23, 30, 34, as well as comparator 33, are used to determine the deviation of the reference of the elevation characteristic of the detected target S (i, j _c ) from the corresponding reference function reference. The solution conditions in these comparators are not the same. In

comparators

22, 23, 30, the arithmetic value of the difference of the input signals of these comparators is compared with a threshold value, and in

comparators

33, 34, the difference module of their input signals is compared. The threshold values in the

comparators

22, 23, 30, 33 and 34 in the general case may be different. Multiplexer 21 is used for sewage along one path of the subsequent processing of the elevation count value of the detected target for two cases: 1.

and 2.

but the value of the range of the detected target belongs to the first range of ambiguity in range (p = 1).

Коммутаторы 28, 31, 32 используются для подачи значения угломестного отсчета обнаруженной цели при наличии логической "1" на их управляющих входах на компараторы 30, 34 и 33 соответственно. ЛЭ "И" 29 формирует на своем выходе логическую "1", если значения угломестного отсчета обнаруженной цели и отсчета угломестного профиля подстилающей поверхности для одного и того же элемента дальности неотрицательны. Комбинация ЛЭ "И" 26 и ЛЭ "ИЛИ" 27 формирует на управляющем входе коммутатора 28 логическую "1", если значение угломестного отсчета обнаруженной цели отрицательно, или это значение неотрицательно, но отрицательно значение отсчета угломестного профиля подстилающей поверхности. Многовходовой ЛЭ "ИЛИ" 35 служит для объединения результатов вынесения решения анализатором выходных данных угломестного канала по всем его разветвлениям.The switches 28, 31, 32 are used to supply the value of elevation readout of the detected target in the presence of a logical "1" at their control inputs to the comparators 30, 34 and 33, respectively. LE "I" 29 generates a logical "1" at its output if the values of the elevation reference of the detected target and the reference of the elevation profile of the underlying surface for the same range element are non-negative. The combination of the LE "AND" 26 and the LE "OR" 27 forms a logical "1" at the control input of the switch 28 if the value of the elevation reference of the detected target is negative, or this value is non-negative, but the value of the reference of the elevation profile of the underlying surface is negative. The multi-input LE “OR” 35 serves to combine the results of the decision by the analyzer of the output data of the elevation channel for all its branches.

Используемая анализатором 9 опорная функция f_оп (i, р) формируется в вычислителе (фиг.4), также входящем в состав БРЛС. Процедура формирования основана на аппроксимации на ограниченном интервале R_ниж...R_верх, определяемом по формулам (2), фактически полученного угломестного профиля подстилающей поверхности функцией специального вида f_аппр(i), нахождения оценок высоты полета

и угла наклона антенны относительно горизонта

экстраполяции указанной функции с использованием этих оценок за пределы исходного ограниченного интервала дальности на весь разрешенный интервал селекции R_бг...R_дг и приведении ее к интервалу однозначности по дальности 0...R_нд путем преобразования в многозначную функцию f_оп (i; р) с р ветвями.Used by the analyzer 9, the reference function f _op (i, p) is formed in the computer (figure 4), also included in the radar. The formation procedure is based on approximation over a limited interval R _bottom ... R _top , determined by formulas (2), of the actually obtained elevation profile of the underlying surface by a function of the special form f _appr (i), of finding estimates of the flight altitude

and the angle of the antenna relative to the horizon

extrapolating the specified function using these estimates beyond the original limited range interval to the entire allowed selection interval R _bg ... R _dg and reducing it to the range of uniqueness over the range 0 ... R _nd by converting it into a multi-valued function f _op (i; p ) with p branches.

Блок аппроксимации угломестного профиля подстилающей поверхности 36 этого вычислителя (фиг.4) служит для получения аппроксимации угломестной характеристики точечной наземной цели по данным отражений от подстилающей поверхности, поступающим с выхода углового дискриминатора. Блок оценивания 37 а уточненного значения дальней границы зоны разрешенной селекции

используется для расчета названной величины по найденным в результате аппроксимации угломестной характеристики оценкам высоты полета носителя БРЛС

и угла наклона антенны

Блок формирования опорной функции 38 служит для преобразования аппроксимированной угломестной характеристики точечной наземной цели в опорную функцию для дискриминатора ВЦ/НЦ. Выход блока оценивания дальней границы зоны разрешенной селекции 37 соединен с первым входом второго компаратора 17 (фиг.3). Выход блока формирования опорной функции 38 соединен с входом третьего демультиплексора 20 (фиг.3).The approximation block elevation profile of the underlying surface 36 of this calculator (figure 4) is used to obtain an approximation of the elevation characteristic of a point ground target according to the reflections from the underlying surface coming from the output of the angular discriminator. Assessment unit 37 a of the adjusted value of the far boundary of the zone of permitted selection

it is used to calculate the named value based on the estimates of the flight altitude of the radar carrier found as a result of approximation of the elevation characteristic

and the angle of the antenna

The block forming the reference function 38 is used to convert the approximated elevation characteristic of a point ground target into a reference function for the discriminator VTs / NTs. The output of the evaluation unit of the far boundary of the zone of permitted selection 37 is connected to the first input of the second comparator 17 (Fig.3). The output of the block forming the support function 38 is connected to the input of the third demultiplexer 20 (Fig.3).

Вычисления в блоке аппроксимации угломестного профиля 36 проводят с использованием формул (3)...(6). Начинаются они с нахождения на оси дальности вблизи R_РСН нулевого значения угломестного профиля подстилающей поверхности (УППП) одним из известных способов, например путем перебора его значений и отбора ближайшего к 0, и соответствующего ему строба дальности. Значение дальности R₀≈R_РСН для найденного строба является внутренней точкой отрезка, на котором осуществляется аппроксимация экспериментальных данных с границами R_ниж, R_верх, определяемыми формулами:Calculations in the approximation block for elevation profile 36 are carried out using formulas (3) ... (6). They begin by finding on the range axis near R _{RSN the} zero value of the elevation profile of the underlying surface (SCP) using one of the known methods, for example, by enumerating its values and selecting the one closest to 0 and the corresponding range gate. The range value R ₀ ≈R _RSN for the detected gate is the internal point of the segment on which the experimental data are approximated with the boundaries R _lower , R _upper , determined by the formulas:

R_ниж=R₀-n/2·ΔR; R_верх=R₀+n/2·ΔR,R _lower = R ₀ -n / 2 · ΔR; R _top = R ₀ + n / 2 · ΔR,

где n - число узловых точек.where n is the number of nodal points.

На этом отрезке в узловых точках, соответствующих совокупности стробов дальности, рассчитывают значения аппроксимирующей функции.On this segment, at the nodal points corresponding to the set of range gates, the values of the approximating function are calculated.

Аппроксимация может осуществляться методом наименьших квадратов (МНК) (Г.Корн и Т.Корн, Справочник по математике для научных работников и инженеров, М.: Наука, 1978 г., с.693), причем в качестве аппроксимирующей функции используют дискриминационную характеристику пеленгатора того типа, к которому относится рассматриваемый угломестный канал моноимпульсной БРЛС:The approximation can be carried out using the least squares method (LSM) (G. Korn and T. Korn, Handbook of mathematics for scientists and engineers, M .: Nauka, 1978, p.693), and the discriminating characteristic of the direction finder is used as an approximating function of the type to which the considered elevation channel of a monopulse radar is related:

гдеWhere

гдеWhere

G(β) - диаграмма направленности антенны в угломестной плоскости;G (β) is the antenna pattern in the elevation plane;

Δθ - угол отражения верхнего и нижнего лучей от равносигнального направления;Δθ is the angle of reflection of the upper and lower rays from the equal-signal direction;

β_РСН - угол, определяющий положение равносигнального направления антенны в угломестной плоскости;β _RSN - angle determining the position of the equal-signal direction of the antenna in the elevation plane;

Н - высота носителя БРЛС;H is the height of the radar carrier;

h_ц - высота цели;h _c - the height of the target;

D_i - дальность до цели.D _i - distance to the target.

В качестве иллюстрации приводится пеленгатор амплитудного типа.An amplitude-type direction finder is provided as an illustration.

Для решения системы нелинейных уравнений с двумя неизвестными Н (высота носителя) и β_РСН (угол наклона антенны):To solve a system of nonlinear equations with two unknowns Н (carrier height) and β _RSN (antenna tilt angle):

появляющейся в ходе реализации процедуры МНК, заключающейся в минимизации квадрата ошибки аппроксимации:appearing during the implementation of the OLS procedure, which consists in minimizing the square of the approximation error:

может быть использован, например, метод Ньютона (Г.Корн и Т.Корн, Справочник по математике для научных работников и инженеров, "Наука", М., 1978 г., с.661) с начальными приближениями искомых корней Н_приб и β_{РСНнприб}, полученных от бортовых датчиков. Другим вариантом решения является итерационный метод Левенберга-Маркардта, применяемый в системе Mathcad (Mathcad 6.0 Plus, изд. 2-е, стереот. - M.: инф. - изд. дом "Филинъ", с.639).can be used, for example, the Newton method (G. Korn and T. Korn, Handbook of mathematics for scientists and engineers, "Science", M., 1978, p.661) with initial approximations of the sought-for roots H _prib and β _RSNnprib obtained from airborne sensors. Another solution is the Levenberg-Markardt iterative method used in the Mathcad system (Mathcad 6.0 Plus, 2nd ed., Stereot. - M .: inf. - Publishing House Filin, p.639).

Полученные в результате решения системы уравнений корни h₀ и β_{рсн 0}являются апостериорными оценками высоты носителя

и используются при расчете оценки дальней границы

области разрешенной селекции ВЦ/НЦ и для формирования опорной функции для анализатора f_оп (i; р). Оценка дальней границы зоны разрешенной селекции определяется с использованием формулы:The roots h ₀ and β _{pch 0} obtained as a result of solving the system of equations are posterior estimates of the height of the carrier

and the angle of the antenna relative to the horizon

and are used in calculating the far boundary estimate

areas of allowed selection of the CC / SC and for the formation of the reference function for the analyzer f _op (i; p). The assessment of the far boundary of the zone of permitted selection is determined using the formula:

где

- оценка дальней границы зоны разрешенной селекции;Where

- assessment of the far boundary of the zone of permitted selection;

- оценка высоты носителя БРЛС;

- assessment of the height of the radar carrier;

- оценка угла, определяющего положение равносигнального направления антенной системы в угломестной плоскости.

- assessment of the angle determining the position of the equal-signal direction of the antenna system in the elevation plane.

Формирование опорной функции производят с учетом возможной неоднозначности значения по дальности границ области селекции ВЦ/НЦ, т.е. адрес ячейки памяти, в которую записывается значение опорной функции, определяется номером строба дальности, сравнимым по модулю со значением номера элемента дальности на однозначной шкале, и порядком неоднозначности этого элемента. Вид опорной функции представлен на фиг.5.The formation of the support function is carried out taking into account the possible ambiguity of the value over the range of the boundaries of the selection region of the CC / SC, i.e. the address of the memory cell into which the value of the reference function is written is determined by the number of the range strobe, comparable in magnitude with the value of the number of the range element on the unique scale, and the order of ambiguity of this element. A view of the support function is shown in FIG.

Заявляемое устройство работает следующим образом. На вход углового дискриминатора 7 с выхода фильтра 3 одного из стробов обнаружителя 1 в суммарном канале моноимпульсной БРЛС и с выхода фильтра 3 того же строба дальности многоканального приемника разностного угломестного канала 6 поступают сигналы. Номер фильтра с сигналом от подстилающей поверхности известен на основании данных обнаружителя. Номера "целевых" фильтров могут быть любые из интервала 1...М, где М - общее число фильтров в стробе дальности. Сигналы углового рассогласования через коммутатор 8 стробов дальности, управляемый признаками наличия цели П_ПП, которые вырабатываются пороговыми устройствами 4 обнаружителя 1, подаются на анализатор 9 выходных данных угловых дискриминаторов 7. В анализаторе 9 устанавливается факт близости сигнала углового рассогласования значению опорной функции для анализируемого строба дальности.The inventive device operates as follows. Signals are received at the input of the angular discriminator 7 from the output of the filter 3 of one of the gates of the detector 1 in the total channel of the monopulse radar and from the output of the filter 3 of the same range gate of the multi-channel receiver of the differential angle channel 6. The filter number with the signal from the underlying surface is known based on the detector data. The numbers of the “target” filters can be any of the interval 1 ... M, where M is the total number of filters in the range gate. The angular error signals through the switch 8 range gates, controlled by the signs of the presence of the target П _ПП , which are generated by the threshold devices 4 of the detector 1, are fed to the analyzer 9 of the output data of the angular discriminators 7. In the analyzer 9, the fact of the proximity of the angular error signal to the value of the reference function for the analyzed range gate .

Необходимые для работы анализатора величины (значения опорной функции, оценка дальности дальней границы зоны селекции, величина интервала однозначного измерения дальности на используемой частоте повторения зондирующих импульсов) поступают из вычислительного устройства, входящего в состав БРЛС (вычислитель ВУ-1-15 и вычислитель ВУ-2-16). Алгоритмы расчетов указанных величин приведены выше. Установленный факт близости сигнала углового рассогласования значению опорной функции в виде логического значения "1" (рассогласование меньше заданного предела) или "0" (рассогласование превышает выбранный предел) используется ЛЭ "И" 10 для выделения только тех результатов анализа, которые одновременно сопровождаются установлением факта обнаружения сигнала подстилающей поверхности П_ПП и того обстоятельства, что это обнаружение произведено в заданной зоне по дальности П_РС, т.е. что результаты селекции правомерны. ЛЭ "И" 13 формирует на своем выходе признак классификации обнаруженной цели как "Наземная цель" (П_НЦ=1) при наличии на ее входе логического значения "1" с выхода ЛЭ 10 в сочетании с логическим значением "1" с выхода обнаружителя, свидетельствующим о том, что вырабатываемый признак П_НЦ принадлежит обнаруженной цели, а не шумовому выбросу. ЛЭ "И" 12 формирует на своем выходе условный признак классификации обнаруженной цели как "Воздушная цель" (П_ВЦ=1) при наличии на ее входе логического значения "1" после инверсии логического значения "0" с выхода ЛЭ 10 в сочетании с логическим значением "1" с выхода обнаружителя, свидетельствующим о том, что вырабатываемый признак П_ВЦ принадлежит обнаруженной цели, а не шумовому выбросу. Условный характер формируемому признаку придает то, что он вырабатывается при использовании селекции ВЦ/НЦ с помощью угломестного канала. Если дискриминация ВЦ/НЦ с использованием угломестного канала невозможна, о чем свидетельствует логическое значение "0" хотя бы одного из признаков П_ПП и П_РС, то ЛЭ "И" 11 формирует на своем выходе условный признак классификации обнаруженной цели как "Воздушная цель" (П_ВЦ=1). Результирующий признак классификации обнаруженной цели как воздушная формируется на выходе ЛЭ "ИЛИ" 14.The values necessary for the analyzer to work (values of the support function, estimation of the range of the far boundary of the selection zone, the value of the interval of unambiguous measurement of the range at the used repetition frequency of the probe pulses) come from the computing device that is part of the radar (VU-1-15 calculator and VU-2 calculator -16). Algorithms for calculating the indicated values are given above. The established fact of the proximity of the angular mismatch signal to the value of the support function in the form of a logical value of "1" (mismatch is less than the specified limit) or "0" (mismatch exceeds the selected limit) is used by the LE 10 to isolate only those analysis results that are simultaneously accompanied by the establishment of the fact signal detection of the underlying surface P _PP and the fact that this detection was made in a given area in the range of P _RS , i.e. that the selection results are legitimate. LE "I" 13 generates at its output a sign of classification of the detected target as "Ground target" (П _НЦ = 1) if there is a logical value "1" at the input of it from the output of LE 10 in combination with a logical value "1" from the detector output, indicative of the fact that the developed characteristic P _NC belongs to the detected target, and not to the noise emission. LE "I" 12 generates at its output a conditional sign of classification of the detected target as "Air target" (П _ВЦ = 1) if there is a logical value "1" at its input after inversion of the logical value "0" from the output of LE 10 in combination with a logical the value "1" from the detector output, indicating that the generated characteristic of the _CC belongs to the detected target, and not to the noise emission. The conditional character is formed by the fact that it is developed when using selection of the CC / SC using the elevation channel. If the discrimination of the CC / SC using the elevation channel is impossible, as evidenced by the logical value "0" of at least one of the signs of P _PP and P _RS , then LE "I" 11 generates at its output a conditional sign of classification of the detected target as "Aerial target" (P _CC = 1). The resulting sign of the classification of the detected target as air is formed at the output of the LE "OR" 14.

Входящий в состав заявляемого устройства анализатор 9 выходных данных угломестного канала моноимпульсной БРЛС работает следующим образом. Основной задачей анализатора является определение участка опорной функции (ветви многозначной функции), с которой производится сравнение отсчета угломестной характеристики обнаруженной цели, а также вида меры близости - разность или модуль разности двух сравниваемых величин. Для этого используются номер строба дальности с обнаруженной целью, интервал однозначности при текущем значении частоты повторения импульсов (ЧПИ), порядок неоднозначности при текущей ЧПИ для однозначной дальности до цели, оценка значения дальней границы разрешенной зоны селекции и собственно отсчет угломестной характеристики цели. Сначала компаратор 17 сравнивает значения оценки дальности до дальней границы разрешенной зоны селекции

и интервала однозначности по дальности при текущей ЧПИ R_неод. При условии

компаратор 17 формирует на управляющем входе демультиплексора 18 логическое значение "1", в результате чего отсчет угломестной характеристики цели направляется на вход демультиплексора 19, в противном случае (т.е.

) компаратор 17 формирует логическое значение "0", а демультиплексор 18 направляет этот отсчет на один из двух входов мультиплексора 21. В случае

в зависимости от величины порядка неоднозначности дальности до обнаруженной цели p=1, 2...р_макс, значение которого поступает на второй вход (вывод селекции данных) демультиплексора 19, последний направляет указанный отсчет на один из компараторов 22 (р=2), 23 (р=3) или на второй вход мультиплексора 21 (p=1) и далее на первый вход компаратора 24 и входы коммутаторов 28, 31, 32. На вторые входы компараторов 22, 23, а также компаратора 34 через демультиплексор 20 подается соответствующее значение опорной функции. Направление, по которому демультиплексор 20 направляет значения опорной функции, выбирается в зависимости от величины интервала неоднозначности р, поступающего из вычислительной системы БРЛС на вывод селекции данных (второй вход демультиплексора 20). Компараторы 22, 23 формируют логические значения "1", если разность сравниваемых величин не превосходит заданных значений; компаратор 34 - если модуль разности не превосходит заданного значения. В противном случае компараторы 22, 23, 34 формируют логическое значение "0".The analyzer 9 of the output data of the elevation channel of the monopulse radar, which is part of the inventive device, operates as follows. The main task of the analyzer is to determine the portion of the support function (branch of a multi-valued function) with which the reference of the elevation characteristic of the detected target is compared, as well as the type of proximity measure - the difference or the absolute value of the difference between the two compared values. To do this, use the range strobe number with the detected target, the ambiguity interval at the current value of the pulse repetition rate (NRP), the ambiguity order at the current NRP for the unambiguous range to the target, estimate the value of the far boundary of the allowed selection zone, and actually read off the elevation characteristic of the target. First, the comparator 17 compares the values of the estimation of the distance to the far boundary of the allowed selection zone

and the range of ambiguity in range with the current _PE R _ne . Provided

the comparator 17 generates a logical value “1” at the control input of the demultiplexer 18, as a result of which the reading of the elevation characteristic of the target is directed to the input of the demultiplexer 19, otherwise (i.e.

) the comparator 17 generates a logical value of "0", and the demultiplexer 18 sends this sample to one of the two inputs of the multiplexer 21. In the case

depending on the magnitude of the order of ambiguity of the distance to the detected target, p = 1, 2 ... p _max , the value of which is fed to the second input (output of data selection) of the demultiplexer 19, the latter sends the indicated sample to one of the comparators 22 (p = 2), 23 (p = 3) or to the second input of the multiplexer 21 (p = 1) and then to the first input of the comparator 24 and the inputs of the

switches

28, 31, 32. The corresponding inputs of the

comparators

22, 23 and the comparator 34 are fed through the demultiplexer 20 through the demultiplexer 20 value of the reference function. The direction in which the demultiplexer 20 directs the values of the support function is selected depending on the magnitude of the ambiguity interval p coming from the radar computing system to the output of data selection (second input of the demultiplexer 20).

Comparators

22, 23 form logical values "1" if the difference between the compared values does not exceed the specified values; comparator 34 — if the difference modulus does not exceed a predetermined value. Otherwise, the

comparators

22, 23, 34 form a logical value of "0".

Компаратор 24 разделяет положительные и отрицательные значения отсчетов угломестной характеристики цели. В случае положительного отсчета на выходе компаратора 24 формируется логическое значение "1", в противоположном случае - логическое значение "0". Компаратор 25 разделяет положительные и отрицательные значения отсчетов угломестного профиля подстилающей поверхности. В случае положительного отсчета на выходе компаратора 24 формируется логическое значение "1", в противоположном случае - логическое значение "0". Для определения знака анализируемого отсчета на вторые входы компараторов 24 и 25 подается логическое значение "0". Если значения обоих отсчетов, подлежащих сравнению, положительны, то ЛЭ "И" 29 формированием на своем выходе логического значения "1" через коммутатор 32 подключает к одному из входов компаратора 33 отсчет угломестной характеристики цели. На второй вход этого компаратора подается отсчет угломестного профиля подстилающей поверхности. Если модуль разности не превосходит заданного значения, то на выходе компаратора 33 формируется логическое значение "1", в противном случае компаратор 33 формирует логическое значение "0".The comparator 24 separates the positive and negative values of the samples elevation characteristics of the target. In the case of a positive reading at the output of the comparator 24, a logical value of "1" is generated, in the opposite case, a logical value of "0". The comparator 25 separates the positive and negative readings of the elevation profile of the underlying surface. In the case of a positive reading at the output of the comparator 24, a logical value of "1" is generated, in the opposite case, a logical value of "0". To determine the sign of the analyzed sample on the second inputs of the comparators 24 and 25 serves a logical value of "0". If the values of both samples to be compared are positive, then the LE "I" 29 by forming a logical value "1" at its output through the switch 32 connects to one of the inputs of the comparator 33 a reference of the elevation characteristic of the target. The second input of this comparator is counted elevation profile of the underlying surface. If the difference modulus does not exceed a predetermined value, then the logical value “1” is generated at the output of the comparator 33, otherwise the comparator 33 generates a logical value “0”.

В случаях положительного значения отсчета угломестной характеристики цели и отрицательного значения соответствующего отсчета угломестного профиля подстилающей поверхности логическое значение "1" формируется на выходе ЛЭ "И" 26, которое и позволяет коммутатору 28 через двухвходовый ЛЭ "ИЛИ" 27 пропустить на один из двух входов компаратора 30 отсчет угломестной характеристики цели S_ц(i, j_ц). На второй вход компаратора 30 поступает соответствующий отсчет угломестного профиля подстилающей поверхности S_пп(i, j_пп). На выходе компаратора 30 формируется логическое значение "1" при условии, что арифметическое значение разности сравниваемых величин не превышает допустимого значения. На первый вход этого же компаратора поступит и отрицательный отсчет угломестной характеристики цели независимо от знака отсчета угломестного профиля подстилающей поверхности, благодаря инвертированию логического значения "0", поступающего с выхода компаратора 24 на один из двух входов ЛЭ "ИЛИ" 27, что обеспечивает наличие логического значения "1" на управляющем входе коммутатора 28 в этом случае.In cases of a positive value of the reading of the elevation characteristic of the target and a negative value of the corresponding reading of the elevation profile of the underlying surface, a logical value of "1" is formed at the output of the LE "I" 26, which allows the switch 28 to pass through one of the two inputs of the comparator through the two-input LE "OR" 27 30 countdown elevation target characteristics S _n (i, j _n). The second input of the comparator 30 receives the corresponding reference elevation profile of the underlying surface S _PP (i, j _PP ). The logical value "1" is formed at the output of the comparator 30, provided that the arithmetic value of the difference of the compared values does not exceed the permissible value. At the first input of the same comparator, a negative reading of the elevation characteristic of the target will be received regardless of the reference sign of the elevation profile of the underlying surface, due to the inversion of the logical value "0" coming from the output of the comparator 24 to one of the two inputs of the LE "27", which ensures the presence of a logical the value "1" at the control input of the switch 28 in this case.

Логическое значение "1" на выходе компаратора 30 указывает, что обнаруженная отметка цели обусловлена наземным объектом. В противном случае проводится дополнительная проверка отсчета угломестной характеристики цели путем сравнения его с соответствующим отсчетом опорной функции в компараторе 34. Для этого отсчет угломестной характеристики цели через коммутатор 31 подается на один вход компаратора 34, на другой вход этого компаратора через демультиплексор 20 поступает соответствующее значение опорной функции. Коммутатор 31 управляется инвертированным сигналом с выхода компаратора 30. Компаратор 34 формирует на своем выходе логическое значение "1", если модуль разности сравниваемых величин не превосходит допустимого значения. Выходы компараторов 22, 23, 30, 33, 34 объединяются многовходовым ЛЭ "ИЛИ".The logical value "1" at the output of the comparator 30 indicates that the detected target mark is due to a ground object. Otherwise, an additional check of the reference elevation characteristic is carried out by comparing it with the corresponding reference function reference in the comparator 34. For this purpose, the reference elevation characteristic is read through the switch 31 to one input of the comparator 34, the corresponding reference value is supplied to the other input of this comparator through the demultiplexer 20 functions. The switch 31 is controlled by an inverted signal from the output of the comparator 30. The comparator 34 generates a logical value "1" at its output if the modulus of the difference of the compared values does not exceed the permissible value. The outputs of the comparators 22, 23, 30, 33, 34 are combined by a multi-input LE OR.

Для выполнения заявляемого устройства могут быть использованы, например, отечественные микросхемы на МОП-транзисторах серий К156, К561, К566 и т.п.или зарубежные аналоги: микросхемы серий 4000, МАХ300 и др., а также микропроцессорные наборы подходящих серий.To implement the inventive device, for example, domestic microcircuits based on MOS transistors of the K156, K561, K566 series, etc., or foreign analogues can be used: microcircuits of the 4000, MAX300 series, etc., as well as microprocessor sets of suitable series.

Использование изобретения позволит повысить эффективность различения маловысотных малоскоростных воздушных и движущихся наземных целей при их обнаружении с помощью когерентных моноимпульсных БРЛС. При этом под эффективностью понимается расширение тактических условий (высота полета носителя БРЛС, угол наклона антенны, значение используемой частоты повторения зондирующих импульсов). Кроме того, благодаря сужению режектируемой спектральной зоны в области расположения пика отражений от подстилающей поверхности по главному лучу диаграммы направленности антенны, можно рассчитывать на уменьшение числа используемых в процедуре обзора частот повторения импульсов и, как следствие, на некоторое увеличение дальности обнаружения БРЛС на фоне подстилающей поверхности.Using the invention will increase the efficiency of distinguishing low-altitude low-speed airborne and moving ground targets when they are detected using coherent monopulse radar. In this case, the efficiency is understood to mean the expansion of tactical conditions (the flight altitude of the radar carrier, the angle of the antenna, the value of the used repetition frequency of the probe pulses). In addition, due to the narrowing of the recessed spectral zone in the region of the peak of reflections from the underlying surface along the main beam of the antenna radiation pattern, one can expect a decrease in the number of pulse repetition frequencies used in the review procedure and, as a result, a slight increase in the radar detection range against the underlying surface .

Claims

1. A device for selecting low-altitude low-speed air targets and moving ground targets in a coherent airborne radar station (radar), containing a multi-channel detector of a coherent pulse signal in the total channel of a monopulse radar, each channel of which includes a set of narrow-band ("Doppler") filters that cover the range of analyzed Doppler filters frequencies, and threshold devices in each frequency channel; a multi-channel receiver of the elevation channel of a monopulse radar with a set of Doppler filters for each range gate; a multichannel device for generating an angular error signal, the inputs of which are connected to the outputs of the Doppler filters of the said detector in the total channel and to the outputs of the Doppler filters of the said receiver of the elevation channel; range channel switch for detected targets and signals from the underlying surface, the inputs of which are connected to the outputs of the threshold devices of the multi-channel detector and the outputs of the multi-channel device for generating an angular error signal, the first comparator for comparing the angular error signals of the detected targets and the underlying surface, the first logical element (LE) "OR", combining the outputs of the threshold devices of the aforementioned multichannel detector and connected to the first inputs of the second, third of the first and fourth LE "I", the first LE "I", the output of which is connected to the second input of the third LE "I" and the inverted (second) input of the second LE "I", the second LE "OR", the first input of which is connected to the output of the fourth LE "I", and the second input - with the output of the second LE "I", characterized in that it additionally introduced seven two-input comparators, three demultiplexers, one two-channel multiplexer, three signal switches, two LE "I", two LE "OR ", the reference function calculator, and the output of the second comparator is connected to the output of the selection of data of the first a demultiplexer, the input of which is connected to the output of the multi-channel device for generating an angular error signal, and the first output is connected to the first input of the second demultiplexer, the second input of which receives the number of the ambiguity interval number from the radar computing system, and the second output - with the first input of the two-channel multiplexer, the second input a two-channel multiplexer is connected to the first output of the second demultiplexer, the second output of the second demultiplexer is connected to the first input of the third comparator, the second output of the second demultiplexer is connected to the first input of the fourth comparator, the second input of the third comparator is connected to the second output of the third demultiplexer, the first input of which receives the value of the reference function from the output of the reference function calculator and from the first output of which the reference function is supplied to the second input of the eighth comparator, the first input of which is connected to the output of the third switch, the second input of the fourth comparator is connected to the third output of the third demultiplexer, to the second input The ambiguity interval number value is received from the radar computing system, the output of the two-channel multiplexer is connected to the first input of the fifth comparator, with the signal inputs of the first, second, and third switches, the second inputs of the first and seventh, and also the first input of the sixth comparators are connected to the output of the range channel switch for of detected targets and signals from the underlying surface, the output of the fifth comparator is connected to the first inputs of the fifth and sixth LE "I", as well as to the inverting (first) input of the LE "OR" LE, the output of the sixth comparator is connected to the second input of the sixth LE "I", as well as with the inverting (second) input of the fifth LE "I", the output of the fifth LE "I" is connected to the second input of the third LE "OR", the output which is connected to the control input of the second switch, whose output is connected to the first input of the seventh comparator, the output of the sixth LE "I" is connected to the control input of the first switch, the output of which is connected to the first input of the first comparator, the output of the seventh comparator is connected to the inverting control input of the third switch ora and the second input of the fourth LE "OR", the outputs of the first, eighth, third and fourth comparators are connected respectively to the first, third, fourth and fifth inputs of the fourth LE "OR", the output of which is connected to the first input of the first LE "I", second inputs the fifth and sixth comparators are connected to a source of logical value "0".

2. The selection device according to claim 1, characterized in that the additional computing device comprises a series-connected unit for approximating the elevation characteristic of a point ground target, a block for generating a reference function of an air target / ground target discriminator, a calculation unit for estimating a distant boundary of the allowed selection zone.