RU2312297C1 - Method for concealment of mobile objective from radar surveillance from space - Google Patents
Method for concealment of mobile objective from radar surveillance from space Download PDFInfo
- Publication number
- RU2312297C1 RU2312297C1 RU2006120204/02A RU2006120204A RU2312297C1 RU 2312297 C1 RU2312297 C1 RU 2312297C1 RU 2006120204/02 A RU2006120204/02 A RU 2006120204/02A RU 2006120204 A RU2006120204 A RU 2006120204A RU 2312297 C1 RU2312297 C1 RU 2312297C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radar
- zones
- concealment
- space
- azimuth
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области противорадиолокационной маскировки наземных мобильных объектов от космических систем радиолокационной разведки путем обеспечения их скрытности за счет исключения демаскирующих признаков защищаемого объекта при экранировании и переотражении электромагнитных волн естественными или искусственными масками местности.The invention relates to the field of anti-radar masking of ground-based mobile objects from space-based radar reconnaissance systems by ensuring their stealth by eliminating unmasking signs of the protected object during shielding and re-reflection of electromagnetic waves with natural or artificial terrain masks.
Известен способ скрытия мобильных объектов от радиолокационного наблюдения, заключающийся в размещении наземных мобильных объектов в зоне радиолокационной тени, формируемой естественной маской местности в азимутальном направлении, противоположном азимутальному направлению радиолокационного наблюдения [1], при этом в качестве масок используются естественные объекты рельефа - обратные скаты высот, оврагов, балок, канав и другие неровности местности, а также сплошные заборы, насыпи, выемки, снежные валы, стога сена, скирды соломы. Радиолокационные тени - поля невидимости - образуются вследствие прямолинейного распространения радиоволн и их отражения от преграды. При этом способе ориентация зон радиолокационных теней зависит от азимутального направления радиолокационного наблюдения, а размер - от высоты неподвижного радиолокатора. При произвольном движении носителя радиолокатора или изменении положения неподвижного радиолокатора зоны радиолокационных теней будут изменять свои местоположение, размеры и ориентацию, что в указанном способе скрытия не учитывается.There is a method of hiding mobile objects from radar surveillance, which consists in placing ground-based mobile objects in the radar shadow zone formed by the natural mask of the terrain in the azimuthal direction, opposite to the azimuthal direction of radar observation [1], while natural relief objects — reverse slopes of heights — are used as masks. , ravines, beams, ditches and other roughnesses of the terrain, as well as solid fences, embankments, excavations, snow shafts, haystacks, haystacks of straw. Radar shadows - invisibility fields - are formed due to the rectilinear propagation of radio waves and their reflection from the obstacle. With this method, the orientation of the zones of radar shadows depends on the azimuthal direction of radar observation, and the size depends on the height of the stationary radar. In case of arbitrary movement of the radar carrier or a change in the position of the stationary radar, the zones of radar shadows will change their location, size and orientation, which is not taken into account in this method of concealment.
Известен способ скрытия мобильных объектов от радиолокационного наблюдения, заключающийся в размещении наземных мобильных объектов в зоне радиолокационной тени, формируемой искусственной маской местности в азимутальном направлении, противоположном азимутальному направлению радиолокационного наблюдения [2], при этом в качестве масок для противодействия радиолокационному наблюдению, проводимому под настильными углами, используют вертикальные и наклонные маски-экраны из табельных маскировочных сетей или подручных средств с металлизированной сеткой. При произвольном движении носителя радиолокатора или изменении положения неподвижного радиолокатора зоны радиолокационных теней будут изменять свои местоположение, размеры и ориентацию, что в указанном способе скрытия не учитывается.There is a method of hiding mobile objects from radar observation, which consists in placing ground-based mobile objects in the radar shadow zone formed by an artificial mask of the terrain in the azimuthal direction opposite to the azimuthal direction of radar observation [2], while as masks for counteracting radar observation conducted under the deck corners, use vertical and inclined mask screens from personnel camouflage nets or improvised means with metal th e grid. In case of arbitrary movement of the radar carrier or a change in the position of the stationary radar, the zones of radar shadows will change their location, size and orientation, which is not taken into account in this method of concealment.
Известен способ скрытия мобильных объектов от радиолокационного наблюдения, выбранный в качестве прототипа [3] и заключающийся в перемещении наземных мобильных объектов по маршруту движения, прокладываемому в зонах радиолокационных теней (зонах скрытия), формируемых за искусственными и естественными масками местности в азимутальном направлении, противоположном азимутальному направлению радиолокационного наблюдения. При этом ориентация зон радиолокационных теней зависит от азимутального направления радиолокационного обзора (в прототипе - кругового обзора), а размер - от высоты неподвижного радиолокатора, т.е. местоположение, ориентация и размер зон радиолокационных теней при неподвижном радиолокаторе являются постоянными и определяются перепадом высот и местоположением объектов местности и направлением радиолокационного наблюдения - азимутом и углом места (аналогично - высотой расположения радиолокатора и дальности до него). При произвольном движении носителя радиолокатора или изменении положения неподвижного радиолокатора зоны радиолокационных теней будут изменять свои местоположение, размеры и ориентацию, что в указанном способе скрытия не учитывается.There is a method of hiding mobile objects from radar surveillance, selected as a prototype [3] and which consists in moving ground mobile objects along the route laid in the zones of radar shadows (concealment zones) formed behind artificial and natural masks in the azimuthal direction opposite to the azimuthal direction of radar surveillance. In this case, the orientation of the zones of radar shadows depends on the azimuthal direction of the radar view (in the prototype, the circular view), and the size depends on the height of the stationary radar, i.e. the location, orientation and size of the zones of radar shadows with a stationary radar are constant and are determined by the elevation difference and the location of terrain objects and the direction of radar observation - azimuth and elevation (similarly - the height of the radar and the distance to it). In case of arbitrary movement of the radar carrier or a change in the position of the stationary radar, the zones of radar shadows will change their location, size and orientation, which is not taken into account in this method of concealment.
Задача изобретения заключается в снижении уровня обнаружения и распознавания наземного мобильного объекта при радиолокационном наблюдении космическим радиолокатором с высоким пространственным разрешением путем их последовательного размещения в зонах радиолокационных теней и наложений, формируемых искусственными и естественными объектами, расположенными по маршруту движения объекта.The objective of the invention is to reduce the level of detection and recognition of a ground-based mobile object during radar observation by space radar with high spatial resolution by sequentially placing them in zones of radar shadows and overlays formed by artificial and natural objects located along the object’s route of movement.
Для решения указанной задачи в предлагаемом способе скрытия наземного мобильного объекта, учитывающем временную дискретность радиолокационного наблюдения из космоса и взаимозависимость углов места и азимута его направления:To solve this problem in the proposed method of hiding a ground-based mobile object, taking into account the temporal discreteness of radar observation from space and the interdependence of elevation angles and azimuth of its direction:
на основе априорно известных географического расположения маршрута движения объекта и параметров орбиты космического радиолокатора рассчитывают моменты времени пролета радиолокатором точек минимальной дальности до него и соответствующие им углы места и азимута;based on the a priori known geographical location of the object’s movement route and the parameters of the orbit of the space radar, the time moments of the passage of the radar points of minimum distance to it and the corresponding elevation and azimuth angles are calculated;
на основе априорно известных параметров ориентации диаграммы направленности антенны космического радиолокатора определяют углы места и азимута направления радиолокационного наблюдения из множества углов места и азимута направлений на точки минимальной дальности до радиолокатора;on the basis of a priori known orientation parameters of the antenna pattern of the space radar, determine the elevation angles and azimuth of the direction of radar observation from the multiple elevation angles and azimuth of directions to the points of minimum range to the radar;
на основе априорно известных местоположения и высоты искусственных и естественных объектов участков местности, расположенных по маршруту движения, и углов места и азимута направления радиолокационного наблюдения для каждого выбранного момента пролета рассчитывают ориентацию и размеры зон скрытия - зон радиолокационных наложений и радиолокационных теней;based on the a priori known location and height of the artificial and natural objects of the terrain located along the route of movement, and elevation angles and azimuth of the direction of radar observation, for each selected moment of flight, the orientation and size of the concealment zones — radar overlay zones and radar shadows — are calculated;
осуществляют выбор зон скрытия, обеспечивающих снижение уровня обнаружения и распознавания, с учетом габаритных размеров мобильного объекта;carry out the selection of concealment zones, providing a decrease in the level of detection and recognition, taking into account the overall dimensions of the mobile object;
осуществляют перемещение мобильного объекта по маршруту движения с учетом его скорости и расстояния между зонами скрытия в интервалах между моментами пролета космического радиолокатора и остановку мобильного объекта в моменты пролетов в зонах скрытия, обеспечивающих заданный уровень снижения обнаружения и распознавания - преимущественно в зонах радиолокационных теней при малых углах места направления радиолокационного наблюдения и в зонах радиолокационных наложений - при больших углах места.moving the mobile object along the route of movement, taking into account its speed and the distance between the concealment zones in the intervals between the moments of flight of the space radar and stopping the mobile object at the moments of passage in the concealment zones, providing a given level of reduction in detection and recognition - mainly in areas of radar shadows at small angles places of direction of radar observation and in zones of radar overlays - at large elevation angles.
Общими чертами возникновения радиолокационных теней за искусственными и естественными объектами местности являются перепад высот и предполагаемое прямолинейное распространение радиоволн от радиолокатора как источника излучения, описываемое углами азимута и места, при этом маскировочный эффект достигается, если высота объекта маскировки ниже по высоте объекта местности. Радиолокационные тени отображаются на радиолокационном изображении (РЛИ) темными участками (фиг.1), при размещении в них объекты не обнаруживаются. Зоны радиолокационных наложений формируются перед искусственными и естественными объектами местности при попадании в один отсчет по дальности отражений от нескольких объектов, находящихся на одинаковой дальности от радиолокатора, и проявляются в виде увеличения яркости элемента (пиксела) РЛИ. При наличии характерного спекл-шума в когерентных РЛИ и отсутствии априорной информации у противника об электрофизических свойствах наблюдаемого участка поверхности Земли (УПЗ) (высотах рельефа и других объектов местности, их поверхностей (шероховатости и влажности)) не позволяет достоверно определить причину увеличения яркости пикселов и, следовательно, эффективной площади рассеяния (ЭПР) объектов; при этом уровень распознавания объекта снижается. Поэтому зоны скрытия - радиолокационные наложения наряду с тенями - являются следствием взаимосвязанного проявления маскировочных свойств местности и закономерностей функционирования радиолокатора с высоким разрешением по дальности и по углу (по азимуту) и должны быть использованы для маскировки объектов.The common features of the occurrence of radar shadows behind artificial and natural terrain objects are the height difference and the assumed rectilinear propagation of radio waves from the radar as a radiation source, described by the azimuth and elevation angles, while the masking effect is achieved if the height of the masked object is lower than the height of the terrain object. Radar shadows are displayed on the radar image (RLI) in dark areas (figure 1), when placed in them, objects are not detected. Zones of radar overlays are formed in front of artificial and natural objects of the area when they fall into one reference in the range of reflections from several objects located at the same distance from the radar, and appear in the form of an increase in the brightness of the element (pixel) of the radar image. In the presence of characteristic speckle noise in coherent XRDs and the absence of a priori information from the adversary about the electrophysical properties of the observed portion of the Earth’s surface (UPZ) (elevation and other terrain objects, their surfaces (roughness and humidity)), it is not possible to reliably determine the reason for the increase in pixel brightness and therefore, the effective scattering area (EPR) of the objects; while the level of recognition of the object is reduced. Therefore, the concealment zones - radar overlays along with shadows - are the result of the interconnected manifestation of the camouflage properties of the area and the patterns of functioning of the radar with high resolution in range and angle (in azimuth) and should be used to mask objects.
Средний для плоского УПЗ угол падения УП=90°-УМ радиолокационного сигнала определяется высотой полета и углом крена диаграммы направленности антенны (ДНА) γ радиолокатора. Локальный угол падения радиолокационного сигнала УПУМ,АЗ определяется между направлением на радиолокатор, описываемое углом места УМ и углом азимута АЗ (отсчитываемых соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях), и нормалью к разрешаемому элементу УПЗ N, ориентация которой зависит от его наклона УПУПЗ и разворота АЗУПЗ (фиг.2). Значение разворота АЗУЗП определяется исходя из знаков проекций А, В, С нормали N на оси декартовой системы координат OXYZ (ось OZ направлена по вертикали):The average incidence angle UP = 90 ° for the planar VLF-UM of the radar signal is determined by the flight altitude and the angle of heel of the antenna radiation pattern (BOTTOM) γ of the radar. The local incidence angle of the UM, AZ UE radar signal is determined between the direction to the radar, described by the UM elevation angle and the AZ azimuth angle (counted respectively in the vertical and horizontal planes), and the normal to the resolved element of the UZ U, whose orientation depends on its inclination UZ UZ and reversal AZ UPZ ( figure 2). The rotation value of the AZ of the ultrasonic testing is determined based on the signs of the projections A, B, C of the normal N on the axis of the Cartesian coordinate system OXYZ (the axis OZ is directed vertically):
Если наклон поверхности УПУПЗ=0, то разворот АЗУПЗ не определяется и тогда УПУМ,АЗ=90°-УМ. Радиолокационные тени на РЛИ формируются при выполнении двух условий:If the surface slope is UP UPZ = 0, then the turn of AZ UPZ is not determined and then UP UM, AZ = 90 ° -UM. Radar shadows on radar images are formed when two conditions are met:
а) 90°+УМ<УПУМ,АЗ<180°-УМ или, что аналогично, 
б) высота тени должна превышать среднюю высоту УПЗ.b) the height of the shadow should exceed the average height of the UPZ.
Радиолокационные наложения на РЛИ также формируются при выполнении двух условий:Radar overlay on the radar is also formed when two conditions are met:
а) 0°<УПУМ,АЗ<90°+УМ или, что аналогично, -90°<(N, OZ)<УМ.a) 0 ° <UP UM, AZ <90 ° + UM or, similarly, -90 ° <(N, OZ) <UM.
б) средние высоты УПЗ должны совпадать или находиться в диапазоне с учетом угла места с высотой наложения.b) the average heights of UPZ must coincide or be in the range taking into account the elevation angle with the height of the overlay.
Максимально возможные горизонтальные дальности до границ радиолокационной тени RT определяются перепадом высот (фиг.3)The maximum possible horizontal ranges to the borders of the radar shadow RT are determined by the height difference (Fig.3)
Максимально возможные горизонтальные дальности до границ радиолокационного наложения RN соответственно определяются:The maximum possible horizontal ranges to the borders of the radar overlay RN are respectively determined:
Таким образом, степень проявления радиолокационных теней и наложений изменяется из-за угла крена ДНА радиолокатора при априорно известных высоте полета и перепаде высот объектов местности.Thus, the degree of manifestation of radar shadows and overlays varies due to the angle of heel of the bottom of the radar with a priori known flight altitude and elevation of terrain objects.
К орбитальным носителям радиолокатора относятся космические аппараты, орбитальные станции и многоразовые космические транспортные корабли. С 1978 года в мире прошли летно-конструкторские испытания и штатную эксплуатацию более двадцати космических радиолокаторов, при этом наиболее распространенными из-за высокого разрешения формируемых РЛИ поверхности Земли (ПЗ) являются радиолокаторы с когерентной обработкой сигнала - с синтезированной апертурой антенны (КРСА). В настоящее время иностранные государства эксплуатируют несколько КРСА: США - 4 космических аппарата Lacrosse (планируется развертывание системы КРСА SBR), Япония - IGS-R и ALOS/PALSAR, Канада - Radarsat-1 (в 2006 году планируется запуск Radarsat-2 с повышенным разрешением и многополяризационной обработкой), Европа - ERS-2/AMI и ENVISAT/ASAR, Китай - «Ji-anBing-5»; в стадии завершения и подготовки к запуску КРСА Италии, Германии, Израиля и Индии. Таким образом, выявление методов скрытия мобильных объектов от радиолокационного наблюдения такой многочисленной орбитальной группировки КРСА является актуальной задачей. Общей чертой всех КРСА является их расположение на круговых орбитах (эксцентриситет которых равен нулю), т.е. высоту полета КРСА можно считать постоянной. Это вызвано минимизацией влияния вертикальной составляющей скорости КРСА на величину средней доплеровской частоты спектра отраженного сигнала для последующего упрощения обработки и формирования РЛИ.Orbital radar carriers include spacecraft, orbital stations and reusable spacecraft. Since 1978, more than twenty space-based radars have undergone flight design tests and regular operation, with the most common due to the high resolution of the Earth's radar surface (RL) being formed are radars with coherent signal processing - with a synthesized antenna aperture (KRSA). Currently, foreign states operate several CRSA: the USA - 4 Lacrosse spacecraft (planned to deploy the CRS SBR system), Japan - IGS-R and ALOS / PALSAR, Canada - Radarsat-1 (in 2006, it is planned to launch Radarsat-2 with an increased resolution and multi-polarization processing), Europe - ERS-2 / AMI and ENVISAT / ASAR, China - “Ji-anBing-5”; in the process of completing and preparing for the launch of the IFAC of Italy, Germany, Israel and India. Thus, the identification of methods for hiding mobile objects from radar surveillance of such a large orbital constellation of KRSA is an urgent task. A common feature of all KRSA is their location in circular orbits (whose eccentricity is zero), i.e. KRSA flight altitude can be considered constant. This is caused by minimizing the influence of the vertical component of the RRSA velocity on the average Doppler frequency of the spectrum of the reflected signal for the subsequent simplification of the processing and formation of radar images.
В отличие от воздушных орбитальные носители радиолокаторов имеют высокую скорость перемещения относительно поверхности Земли (до 7.5 км/с), поэтому для минимизации значения средней доплеровской частоты спектра отраженного сигнала в целях упрощения последующей обработки ДНА КРСА ориентируют перпендикулярно направлению полета орбитального носителя или, что аналогично, его трассе - проекции траектории полета на ПЗ. В этом случае дополнительно достигается максимальная ширина доплеровского спектра при заданной ширине ДНА, что используется для достижения максимальной разрешающей способности РЛИ по азимуту (вдоль направления полета). При ограничении диапазона несущих частот/длин волн радиолокационного сигнала КРСА из-за влияния атмосферы до 3-50 см значения средних доплеровских частот при произвольной ориентации ДНА весьма значительны. Изменяющееся значение средней доплеровской частоты по мере орбитального полета носителя при перпендикулярной ориентации ДНА обусловлено вариацией проекции линейной скорости вращения ПЗ на направление облучения, определяемое наклонением и высотой орбиты и широтой подспутниковой точки. При использовании способа компенсации средней доплеровской частоты путем изменения ориентации ДНА величина отклонения ДНА от перпендикулярного направления не превышает единиц градусов: максимальное на экваторе и нулевое в точках вертекса орбиты (где широта подспутниковой точки равна наклонению). Поэтому можно полагать, что ориентация ДНА по углу курса/рысканья производится перпендикулярно трассе КРСА, при этом реализуется так называемый боковой обзор. К его характеристикам относят: сторону обзора - вправо или влево от трассы - и диапазон углов крена ДНА Δγ=γmax-γmin для изменения полосы/кадра наблюдения в пределах потенциальной полосы обзора (фиг.4). Изменение ориентации ДНА в прожекторном (телескопическом) режиме по углам крена и курса/рысканья для отслеживания УЗП при учете вращения Земли не превышает единиц градусов, т.е. перпендикулярное трассе направление обзора сохраняется.Unlike airborne orbital radar carriers have a high speed of movement relative to the Earth’s surface (up to 7.5 km / s), therefore, to minimize the average Doppler frequency of the spectrum of the reflected signal, in order to simplify the subsequent processing, the BIRD of BIRD is oriented perpendicular to the flight direction of the orbital carrier or, similarly, its route is the projection of the flight path in the PZ. In this case, the maximum Doppler spectrum width is additionally achieved for a given BOTTOM width, which is used to achieve the maximum radar resolution in azimuth (along the flight direction). When limiting the range of carrier frequencies / wavelengths of the KRSA radar signal due to the influence of the atmosphere to 3-50 cm, the average Doppler frequencies for arbitrary orientation of the BOTTOM are very significant. The varying value of the average Doppler frequency during the carrier’s orbital flight with the perpendicular orientation of the BOTTOM is due to the variation in the projection of the linear velocity of rotation of the PP on the direction of irradiation, determined by the inclination and height of the orbit and the latitude of the sub-satellite point. When using the method of compensating the average Doppler frequency by changing the orientation of the bottom of the beam, the deviation of the bottom from the perpendicular direction does not exceed units of degrees: maximum at the equator and zero at the vertex of the orbit (where the latitude of the sub-satellite point is equal to the inclination). Therefore, it can be assumed that the orientation of the BOTTOM along the course / yaw angle is perpendicular to the KRSA route, while the so-called side view is implemented. Its characteristics include: the viewing side - to the right or left of the track - and the range of roll angles DND Δγ = γ max -γ min to change the band / frame of observation within the potential field of view (figure 4). Changing the orientation of the bottom of the beam in the searchlight (telescopic) mode in terms of heel and heading / yaw angles to track the SPD when taking into account the Earth's rotation does not exceed units of degrees, i.e. The direction of view perpendicular to the track is maintained.
При широкой полосе обзора (большом диапазоне изменения угла крена оси ДНА Δγ) для достижения одинаковой горизонтальной разрешающей способности ΔRГ изменяют ширину спектра излучаемого сигнала Δfс (на ближней границе полосы с большей) (фиг.5). Минимальный угол крена ДНА γmin определяется ухудшением разрешающей способности по дальности при УПЗ находящихся вблизи трассы КА (невозможностью расширять спектр излучаемого радиолокационного сигнала до требуемого значения из-за проявления диспергирующих свойств ионосферы), увеличением зеркального отражения фона и соответствующим маскированием слабоотражающих объектов и увеличением проявления эффекта наложения радиолокационных изображений (РЛИ). Максимальный угол крена γmax определяется условием промаха ДНА мимо сферической ПЗ, энергетическим потенциалом передатчика КРСА (обеспечением заданного соотношения сигнал/шум) и возрастанием проявления эффектов радиотеней РЛИ. Вследствие взаимосвязей геометрии радиолокационного наблюдения и технических характеристик сигнала диапазон углов крена ДНА КРСА ограничен и априорно известен.With a wide field of view (a large range of changes in the angle of inclination of the axis of the bottom Δγ) to achieve the same horizontal resolution ΔR G change the width of the spectrum of the emitted signal Δf s (at the near border of the strip with a larger one) (Fig.5). The minimum angle of inclination of the DND γ min is determined by the deterioration of the resolution in range during missile defense of the spacecraft located near the path (impossibility to expand the spectrum of the emitted radar signal to the required value due to the manifestation of the dispersing properties of the ionosphere), an increase in the specular reflection of the background and corresponding masking of weakly reflecting objects and an increase in the manifestation of the effect overlay radar images (radar images). The maximum roll angle γ max is determined by the condition of the DND slip past a spherical PP, the energy potential of the KRSA transmitter (providing a given signal-to-noise ratio), and the increase in the manifestation of the effects of X-ray radar shadowing. Due to the interrelationships between the radar observation geometry and the technical characteristics of the signal, the roll angle range of the bottom of the bottom beam of the red beam is limited and a priori known.
Для известной высоты круговой орбиты КРСА Н и угла крена ДНА γ возможно определить угол места УМ направления на КРСА из объекта местности на УЗП, которая при больших дальностях наблюдения уже проявляет свою сферическую форму. На основании теоремы синусов для плоских треугольников (фиг.6)For the known height of the circular orbit of KRSA N and the angle of heel of the DND γ, it is possible to determine the elevation angle of the directional direction of the direction to KRSA from the terrain object on the ultrasonic scan, which already shows its spherical shape at large viewing ranges. Based on the sine theorem for plane triangles (Fig.6)
откудаwhere from
Центральный угол, соответствующий углу крена ДНА, находится какThe central angle corresponding to the angle of the bottom roll is found as
где R3=6371 км - средний радиус Земли.where R 3 = 6371 km is the average radius of the Earth.
Следовательно, при известных параметрах орбиты КРСА (высоты) и диапазоне углов крена ДНА диапазон углов места возможных направлений радиолокационного наблюдения из космоса ограничен.Therefore, with the known parameters of the KRSA orbit (altitude) and the range of roll angles of the DND, the range of elevation angles of possible directions of radar observation from space is limited.
Вследствие закономерностей орбитального движения КРСА относительно вращающейся ПЗ проекция траектории орбиты - трасса - в зависимости от географической широты подспутниковой точки ВКРСА будет иметь различную азимутальную ориентацию, т.е. пересекать меридианы под различным углом. Например, для северного полушария для прямых орбит КРСА (наклонение орбиты iкрса<90°) курсовой угол трассы ψКРСА определяется исходя из теоремы синусов для сферических треугольников (фиг.7)Due to the regularities of the orbital motion of KRSA relative to a rotating PZ, the projection of the orbital trajectory - the path - depending on the geographic latitude of the sub-satellite point B, KRSA will have a different azimuthal orientation, i.e. cross the meridians at different angles. For example, for the northern hemisphere, for the direct orbits of KRSA (inclination of the orbit i KRS <90 °), the course angle ψ of the KRSA is determined based on the sine theorem for spherical triangles (Fig. 7)
для обратных (iкрса>90°)for reverse (i krsa > 90 °)
В точке вертекса орбиты (iкрса=Bкрса) курсовой угол трассы ψкрса=90°, т.е. азимутальное направление радиолокационного обзора из КРСА АЗγ, перпендикулярное трассе, совпадает с меридианом; во всех остальных случаях оно будет определяться комбинацией параметров - наклонением орбиты (прямая, обратная), направлением ветви витка орбиты (нисходящий, восходящий), стороной обзора (левый и правый различаются на 180°) и диапазоном значений центрального угла Δψγ=ψγmax-ψγmin, соответствующего диапазону углов крена ДНА Δγ (фиг.8, табл.1).At the vertex of the orbit (i krsa = B krsa ), the course angle ψ krsa = 90 °, i.e. the azimuthal direction of the radar survey from KRSA AZ γ , perpendicular to the track, coincides with the meridian; in all other cases, it will be determined by a combination of parameters - the inclination of the orbit (forward, reverse), the direction of the branch of the orbit (downward, upward), the viewing side (left and right differ by 180 °) and the range of values of the central angle Δψ γ = ψ γmax - ψ γmin corresponding to the range of roll angles DND Δγ (Fig. 8, Table 1).
Исходя из теоремы косинусов для сторон сферических треугольников, широта наблюдаемого УПЗ В зависит от широты подспутниковой точки ВКРСА и курсового угла трассы КРСА ψКРСА (азимута направления обзора из КРСА АЗγ) и центрального угла ψγ (формула приведена для восходящего витка наклонной орбиты при правом обзоре)Based on the cosine theorem for the sides of the spherical triangles, the latitude of the observed CPS B depends on the latitude of the sub-satellite point B of the KRSA and the course angle of the KRSA path ψ KRSA (azimuth of the viewing direction from KRSA AZ γ ) and the central angle ψ γ (the formula is given for an upward turn of the inclined orbit at right review)
откуда с учетом (3)whence given (3)
Аналогично по теореме косинусов для сторон сферических треугольников широту подспутниковой точки КРСА ВКРСА можно найти через азимут направления на КРСА из точки УПЗ АЗ (отсчитывается по часовой стрелке от направления на север)Similarly, according to the cosine theorem for the sides of spherical triangles, the latitude of the sub-satellite point of KRSA in KRSA can be found in the azimuth of the direction to KRSA from the point of KLS AZ (counted clockwise from the north direction)
откуда, с учетом (7), находимwhence, taking into account (7), we find
Таким образом, радиолокационное наблюдение из космоса имеет следующие закономерности: во-первых, в зависимости от географической широты месторасположения наблюдаемого объекта диапазон углов азимута направления радиолокационного наблюдения ограничен как из-за ограничения углов места (углов крена ДНА), так и из-за стороны радиолокационного обзора от трассы и наклонения орбиты. Во-вторых, реализуемый угол крена ДНА при пролете КРСА и, следовательно, угол места направления радиолокационного наблюдения однозначно определяет его угол азимута; в итоге направление на КРСА - направление радиолокационного наблюдения - соответствует кратчайшему расстоянию до него.Thus, radar observation from space has the following regularities: firstly, depending on the geographic latitude of the location of the observed object, the range of azimuth angles of the direction of radar observation is limited both due to the limitation of elevation angles (bottom roll angles) and because of the radar side view from the track and inclination of the orbit. Secondly, the realized angle of heel of the DND during the flight of KRSA and, therefore, the elevation angle of the direction of radar observation uniquely determines its azimuth angle; as a result, the direction to KRSA - the direction of radar observation - corresponds to the shortest distance to it.
Наклонение орбиты является наиболее устойчивым параметром орбиты, поскольку на его изменение в орбитальном полете требуются значительные затраты топлива бортовой двигательной установки, что является нерациональным при длительных сроках эксплуатации КРСА. Периодические коррекции орбиты проводятся, прежде всего, для поддержания требуемой высоты (радиус-вектора) орбиты в целях компенсации тормозящего воздействия атмосферы исходя из целей радиолокационного наблюдения, баллистической структуры системы КРСА с другими космическими аппаратами и загрузки наземного сегмента комплекса управления, что в результате приводит к изомаршрутности или повторяемости трасс КРСА. Это означает, что из всего непрерывного множества диапазона углов места и азимута направления радиолокационного наблюдения реализуются только дискретные значения (на фиг.9 они показаны точками). Кроме этого, интервал между пролетами одного КРСА и соответствующего радиолокационного наблюдения на траверсном направлении кратен периоду орбиты, который для практических случаев орбит КРСА составляет ~1.5 часа. Если в состав орбитальной группировки входит несколько КРСА, то интервал между радиолокационными наблюдениями будет определяться параметрами баллистической структуры. Длительность моментов радиолокационного наблюдения (собственно интервал синтезирования апертуры антенны) составляет доли-единицы секунд.The orbital inclination is the most stable orbital parameter, since its change in orbital flight requires significant fuel consumption of the onboard propulsion system, which is irrational for long-term operation of KRSA. Periodic orbit corrections are carried out, first of all, to maintain the required altitude (radius vector) of the orbit in order to compensate for the inhibitory effect of the atmosphere based on the purposes of radar observation, the ballistic structure of the KRSA system with other spacecraft and the loading of the ground segment of the control complex, which, as a result, isomirrutability or repeatability of cattle tracks. This means that out of the entire continuous set of the range of elevation angles and azimuth of the radar observation direction, only discrete values are realized (they are shown by dots in Fig. 9). In addition, the interval between the spans of one KRSA and the corresponding radar observation in the traverse direction is a multiple of the orbit period, which for practical cases of KRSA orbits is ~ 1.5 hours. If the orbital constellation includes several RRSA, then the interval between radar observations will be determined by the parameters of the ballistic structure. The duration of the moments of radar observation (the actual interval of synthesis of the antenna aperture) is fractions-seconds.
Пространственные (дискретные углы места и азимута) и временные (моменты пролета КРСА и интервалы между ними) показатели направлений радиолокационного наблюдения носят устойчивый характер: при длительности промежутка расчета (в теории полетов космических аппаратов используется термин «баллистический прогноз на основе моделей движения и начальных условий») орбиты до 1-2 месяцев, соизмеримых с периодом коррекции орбит для практических высот орбит КРСА, интервалы обзора меняются в пределах единиц минут, а углы наблюдения - единиц градусов. Это означает, что защитные (маскировочные) эффекты местности будут проявляться с высокой степенью детерминированности и могут быть предварительно рассчитаны для заданного позиционного района расположения мобильных объектов.Spatial (discrete elevation and azimuth angles) and temporal (KRSA flight times and intervals between them) indicators of radar observation directions are stable: for the duration of the calculation interval (in the theory of spacecraft flights, the term “ballistic forecast based on motion models and initial conditions” is used ) orbits up to 1-2 months, commensurate with the period of orbit correction for the practical altitudes of the orbits of KRSA, the viewing intervals vary within units of minutes, and the viewing angles - units of degrees. This means that the protective (camouflage) effects of the terrain will manifest themselves with a high degree of determinism and can be pre-calculated for a given positional area of the location of mobile objects.
К существенным отличиям предлагаемого способа относятся:Significant differences of the proposed method include:
1. Расчет моментов времени пролета космического радиолокатора точек минимальной дальности до него и соответствующих им углов места и азимута на основе априорно известных географического расположения маршрута движения объекта и параметров орбиты космического радиолокатора - для оценки временного графика пролетов и направлений на космический радиолокатор;1. Calculation of the moments of time of flight of a space radar of points of minimum range to it and the corresponding elevation and azimuth angles based on a priori known geographical location of the object’s route of motion and the parameters of the orbit of the space radar — to estimate the time schedule of flights and directions to the space radar;
2. Определение углов места и азимута направления радиолокационного наблюдения из множества углов места и азимута направлений на точки минимальной дальности до радиолокатора на основе априорно известных параметров ориентации диаграммы направленности антенны космического радиолокатора - для окончательного уточнения временного графика и направлений радиолокационных наблюдений;2. Determination of elevation angles and azimuth of radar observation directions from a multitude of elevation angles and azimuths of directions to the points of minimum range to the radar based on a priori known orientation parameters of the antenna pattern of the space radar — to finalize the time schedule and directions of radar observations;
3. Расчет ориентации и размеров зон скрытия - зон радиолокационных наложений и радиолокационных теней - на основе априорно известных местоположения и высоты искусственных и естественных объектов участков местности, расположенных по маршруту движения, и углов места и азимута направления радиолокационного наблюдения для каждого выбранного момента пролета - для предварительного анализа маскировочных свойств местности вдоль маршрута движения, проявляющихся при различной ориентации направления радиолокационного наблюдения;3. The calculation of the orientation and size of the concealment zones — radar overlap zones and radar shadows — based on the a priori known location and height of the artificial and natural objects of the terrain located along the route, and elevation angles and azimuth of the direction of radar observation for each selected moment of flight — for preliminary analysis of the camouflage properties of the terrain along the route of movement, manifested with different orientations of the direction of radar observation;
4. Выбор зон скрытия, обеспечивающих снижение уровня обнаружения и распознавания, на основе априорно известных габаритных размеров мобильного объекта - для одновременного снижения эффективности радиолокационного наблюдения и минимизации расхода моторесурса мобильного объекта;4. The choice of concealment zones, providing a decrease in the level of detection and recognition, based on a priori known overall dimensions of a mobile object - to simultaneously reduce the effectiveness of radar surveillance and minimize the consumption of motor resources of a mobile object;
5. Перемещение мобильного объекта по маршруту движения с учетом его скорости и расстояния между зонами скрытия в интервалах между моментами пролета космического радиолокатора и остановка мобильного объекта в моменты пролетов в зонах скрытия, обеспечивающих заданный уровень снижения обнаружения и распознавания - преимущественно в зонах радиолокационных теней при малых углах места направления радиолокационного наблюдения и в зонах радиолокационных наложений - при больших углах места - для обеспечения снижения уровня обнаружения и распознавания объекта.5. Moving the mobile object along the route of movement, taking into account its speed and the distance between the concealment zones in the intervals between the moments of flight of the space radar and the stop of the mobile object at the moments of passage in the concealment zones, providing a given level of reduction in detection and recognition - mainly in areas of radar shadows at small the angles of the radar observation direction and in the areas of radar overlays - at large elevation angles - to ensure a decrease in the level of detection and distribution awareness of the object.
Реализация предлагаемого способа для скрытия типового мобильного объекта с габаритными размерами L=15 м, D=3.8 м, Н=4 м и скоростью движения V=50 км/ч в районе г.Санкт-Петербург с географическими координатами В=60° с.ш. и L=30° в.д. показывает следующие результаты. На основе параметров орбиты вышеуказанных КРСА (начальных условий, взятых, например, с сайтов NASA/NORAD www.celestrack.com или FAS www.fas.org) и пакета баллистического прогноза Orbitron рассчитывают моменты пролета КРСА точек минимальной дальности до него и соответствующие им углы места и азимута. На фиг.9 представлены результаты трехсуточного прогноза орбит КРСА: моменты пролетов следуют последовательными пачками с практически одинаковым интервалом ~1 час 30 мин; пунктиром указаны моменты пролетов (неоцифрованные), не входящие в множество моментов радиолокационного наблюдения вследствие несовпадения угла места точки минимальной дальности с диапазоном допустимых углов места данного КРСА (углов крена ДНА) (концентрические пунктирные линии фиг.10), т.е. при нахождении КРСА в области зенита и края радиогоризонта радиолокационное наблюдение не проводится. КРСА с односторонним обзором ERS-2 и RADARSAT (вправо от трассы), находящиеся на солнечно-синхронных орбитах (iкрса~90°),имеют малый диапазон изменения угла азимута и могут производить наблюдение с восточных направлений на нисходящем витке, и с западных - на восходящем. Для КРСА ERS-2 с неизменяемой ДНА количество радиолокационных наблюдений заданного района значительно меньше, чем для КРСА RADARSAT с переменным углом крена ДНА. Для КРСА LACROSSE с двусторонним обзором и наклонением iкрса<90° диапазоны возможных углов азимута радиолокационного наблюдения гораздо шире и лежат в 3-4 угловых секторах (северо-запад, северо-восток, юго-запад, юго-восток, север, юг), при этом диапазон изменения угла места составляет 20-70°. Подобные КРСА ведут наблюдение на смежных витках орбит, поэтому для них характерно изменение угла азимута радиолокационного наблюдения на ~180° для соседних моментов пролета.Implementation of the proposed method for hiding a typical mobile object with overall dimensions L = 15 m, D = 3.8 m, H = 4 m and a speed of V = 50 km / h in the area of St. Petersburg with geographical coordinates B = 60 ° C. w. and L = 30 ° East shows the following results. On the basis of the orbit parameters of the aforementioned CRSA (initial conditions taken, for example, from the NASA / NORAD websites www.celestrack.com or FAS www.fas.org) and the Orbitron ballistic forecast package, the moments of minimum CRS points passage to it and their corresponding angles are calculated places and azimuth. Figure 9 presents the results of a three-day forecast of the KRSA orbits: the moments of flights are followed by successive packs with almost the same interval of ~ 1 hour 30 minutes; the dashed lines indicate the moments of overflights (non-digital) that are not included in the set of moments of radar observation due to the mismatch of the elevation angle of the minimum range point with the range of permissible elevation angles of the given RRS (bottom angle) (concentric dashed lines of Fig. 10), i.e. when KRSA is in the zenith and at the edge of the horizon, radar monitoring is not carried out. KRSA with a one-way view of ERS-2 and RADARSAT (to the right of the track), located in solar-synchronous orbits (i krsa ~ 90 °), have a small range of changes in the azimuth angle and can observe from the east in a downward spiral, and from the west - on the upward. For ERS-2 KRSA with an unchanged BOTTOM, the number of radar observations of a given area is much less than for RADARSAT KRSA with a variable BOTT angle. For LACROSSE cattle with two-way viewing and i- cattle incline <90 °, the ranges of possible azimuth angles for radar observation are much wider and lie in 3-4 angular sectors (northwest, northeast, southwest, southeast, north, south) , while the range of the elevation angle is 20-70 °. Similar SARSs observe on adjacent orbits, therefore, they are characterized by a change in the azimuth angle of radar observation by ~ 180 ° for neighboring flight moments.
Расчет зон скрытия производится на основе информации из топографических карт, как правило, в настоящее время используются цифровые карты местности и цифровые пространственные модели местности в геоинформационных системах. На основе зависимостей (1), (2), (3) и данных табл.2 рассчитываются ориентация и размеры зон скрытия. Например, для трехэтажного дома ΔH=10 м и углов наблюдения при пролете №11 КРСА LACROSSE (i=68°) УМ=36° и АЗ=120° длина радиолокационного наложения RN=7.3 м перед домом в том же азимутальном направлении, а длина радиолокационной тени RT=13.8 м за домом в азимутальном направлении, противоположном наблюдению, т.е. 300°.Hiding zones are calculated on the basis of information from topographic maps; as a rule, digital terrain maps and digital spatial terrain models in geographic information systems are currently used. Based on dependencies (1), (2), (3) and the data in Table 2, the orientation and sizes of the concealment zones are calculated. For example, for a three-story house ΔH = 10 m and observation angles during the passage No. 11 of KRSA LACROSSE (i = 68 °) УМ = 36 ° and АЗ = 120 °, the radar overlay length is RN = 7.3 m in front of the house in the same azimuthal direction, and the length radar shadow RT = 13.8 m behind the house in the azimuthal direction opposite to observation, i.e. 300 °.
В целях снижения распознавания для размещения объекта можно использовать обе зоны скрытия, однако предпочтительнее в целях снижения обнаружения мобильного объекта следует выбрать зону радиолокационной тени (с высотой Н=4 м, меньшей высоты дома), с расположением вдоль дома, т.к. его длина L=15 м меньше длины радиолокационной тени.In order to reduce recognition, both concealment zones can be used to place an object, however, it is preferable to reduce the detection of a mobile object by choosing a zone of radar shadow (with a height of H = 4 m, less than the height of the house), with a location along the house, because its length L = 15 m is less than the length of the radar shadow.
Следующее радиолокационное наблюдение №12 КРСА LACROSSE с углами УМ=70° и А3=330° происходит через интервал Т=1.5 часа, поэтому зоны скрытия с требуемыми размерами RN и RT необходимо найти на участке маршрута движения через V·T~75 км. Если требуется обеспечить скрытие объекта на том же участке местности, то целесообразно использовать зону радиолокационного наложения того же дома RN=27 м, поскольку размер радиолокационной тени RT=3.6 м меньше любого габаритного размераThe following radar observation No. 12 of KRSA LACROSSE with angles UM = 70 ° and A3 = 330 ° occurs after an interval of T = 1.5 hours, therefore, concealment zones with the required dimensions RN and RT must be found on a section of the route through V · T ~ 75 km. If you want to ensure that the object is hidden in the same area, it is advisable to use the radar overlay zone of the same house RN = 27 m, since the size of the radar shadow RT = 3.6 m is smaller than any overall size
Источники информацииInformation sources
1. Степанов Ю.Г. Противорадиолокационная маскировка. - М.: Сов. радио, 1968. - стр.74-75.1. Stepanov Yu.G. Anti-radar masking. - M .: Owls. Radio, 1968 .-- pp. 74-75.
2. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба, 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Воениздат, 1989, с.138.2. Paly A.I. Electronic warfare, 2nd ed., Rev. and add. - M .: Military Publishing House, 1989, p.138.
3. Военная топография / А.А.Псарев, А.Н.Коваленко, А.М.Куприн, Б.И.Пирнак. - М.: Воениздат, 1986. - с.319-320.3. Military topography / A.A. Psarev, A. N. Kovalenko, A. M. Kuprin, B. I. Pirnak. - M .: Military Publishing House, 1986. - p. 319-320.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006120204/02A RU2312297C1 (en) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | Method for concealment of mobile objective from radar surveillance from space |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006120204/02A RU2312297C1 (en) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | Method for concealment of mobile objective from radar surveillance from space |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2312297C1 true RU2312297C1 (en) | 2007-12-10 |
Family
ID=38903927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006120204/02A RU2312297C1 (en) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | Method for concealment of mobile objective from radar surveillance from space |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2312297C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479819C2 (en) * | 2011-07-29 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Protective masking system for aircraft exposed to radiolocating radiation |
| RU2493530C1 (en) * | 2012-04-27 | 2013-09-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Method of concealing ground mobile object from radar observation from space |
| RU2751575C1 (en) * | 2020-09-08 | 2021-07-15 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Method for estimating visibility of ground object from space |
| RU2773617C1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-06-06 | Борис Вадимович Богданов | Method for "vortex" emission and apparatuses for emitting rotary waves |
-
2006
- 2006-06-08 RU RU2006120204/02A patent/RU2312297C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПСАРЕВ А.А., КОВАЛЕНКО А.Н. Военная топография. - М.: Воениздат, 1986, с.319-320. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479819C2 (en) * | 2011-07-29 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Protective masking system for aircraft exposed to radiolocating radiation |
| RU2493530C1 (en) * | 2012-04-27 | 2013-09-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Method of concealing ground mobile object from radar observation from space |
| RU2751575C1 (en) * | 2020-09-08 | 2021-07-15 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Method for estimating visibility of ground object from space |
| RU2773617C1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-06-06 | Борис Вадимович Богданов | Method for "vortex" emission and apparatuses for emitting rotary waves |
| RU2794985C2 (en) * | 2021-06-11 | 2023-04-27 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная орденов Жукова и Ленина Краснознаменная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for masking low mobile object from radar surveillance from space |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10222178B1 (en) | Precision geographic location system and method utilizing an image product | |
| Ince et al. | Principles of integrated maritime surveillance systems | |
| Griffiths et al. | Klein Heidelberg—The first modern bistatic radar system | |
| RU2493530C1 (en) | Method of concealing ground mobile object from radar observation from space | |
| RU2373481C1 (en) | Method of reducing visibility of mobile object for space-based optoelectronic observation systems | |
| JP2009536329A (en) | A method for simultaneous ship detection and radar mapping of pollutant oil slicks using rotating airborne radar | |
| US11675353B2 (en) | System and method for disrupting radio frequency communications of aircraft | |
| RU2310884C1 (en) | Method for simulation of ground object at radar surveillance | |
| RU2312297C1 (en) | Method for concealment of mobile objective from radar surveillance from space | |
| CN107422310A (en) | It is a kind of to be used for orientation and the thinned array design method of pitching two dimension direction finding | |
| US20130127656A1 (en) | Radar filter | |
| CN116165662A (en) | SAR antenna distance-to-double-pass directional diagram measuring method based on passive satellite | |
| CN113108776B (en) | Space target observation method with high coverage rate | |
| CN110954088B (en) | Method for observing space target with high coverage rate | |
| CN110221297B (en) | High-low orbit SAR constellation arrangement method based on simulation forwarding mode | |
| Veremyev et al. | Feasibility study of air target detection by passive radar using satellite-based transmitters | |
| Van Lil et al. | Computations of the effects of wind turbines in the close near field of RF installations | |
| RU2799866C1 (en) | Radar method for detecting unmanned aerial vehicles | |
| Bunch et al. | Observational validation of avian radar systems | |
| RU2821381C1 (en) | Unmanned aerial vehicles radar detection method | |
| Eldhuset | Change detection using time and look angle series of geocoded Tandem-X staring spotlight images | |
| RU2730374C1 (en) | Method for concealing a ground mobile object from radar surveillance from space | |
| Stomeo et al. | Fireball of 24 January 2019 over north-west Italy | |
| Ilcev | Space Remote Sensing and Detecting Systems of Oceangoing Ships | |
| CN115561757A (en) | Method for measuring maximum acting distance of synthetic aperture radar |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080609 |