RU2471201C2

RU2471201C2 - Method for radar scanning of space and radar set for realising said method (versions)

Info

Publication number: RU2471201C2
Application number: RU2011102667/07A
Authority: RU
Inventors: Борис Григорьевич Беляев; Валерий Анатольевич Жибинов; Сергей Яковлевич Прудников
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2012-12-27
Also published as: RU2011102667A

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: in a known method for radar scanning of space, based on allocating target detection and resolving operations between radar sets RLS₁, RLS₂, …, RLS_n with wavelength λ₁>λ₂>…>λ_n, respectively, where n>2, wherein space scanning and primary detection of targets is carried out by RLS₁ and final resolution of targets detected by RLS₁ is carried out by RLS_n; according to the invention, RLS_k, k=1, n-1, estimate the radar cross section of the detected target and information on that target is transmitted from RLS_m with the shortest wavelength m=(k+1), …, n, which is capable of detecting the target with the required probability. Two versions of radar sets realising the disclosed method are provided.

EFFECT: shorter time for switching from a radar set with the longest wavelength to a radar set with the shortest wavelength for targets with a large radar cross section, which enables to increase the range for resolving such targets.

3 cl, 4 dwg

Description

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для контроля воздушного пространства и управления воздушным движением.The claimed technical solutions relate to the field of radar and can be used to control airspace and air traffic control.

Для обеспечения контроля и управления движением необходимо обнаруживать цели с высокой вероятностью на максимально возможных дальностях, измерять координаты целей с требуемой точностью и разрешать близко расположенные цели с необходимой достоверностью.To provide control and motion control, it is necessary to detect targets with high probability at the maximum possible ranges, measure the coordinates of targets with the required accuracy and resolve closely located targets with the necessary reliability.

Как правило, для выполнения указанных требований используют РЛС S-диапазона (длина волны λ=7,5-15 см) с игольчатой формой диаграммы направленности антенны (ДНА). При этом разрешающая способность по угловым координатам определяется в основном шириной луча ДНА. Поскольку ширина луча ДНА в РЛС S-диапазона обычно имеет малую величину (около 1-2 град.), требуются большие затраты времени на обзор пространства достаточно большого размера, например на круговой обзор. Ситуация усугубляется при работе по малозаметным целям (целям с малой величиной эффективной поверхности рассеяния (ЭПР)). В ряде случаев поставленные задачи вообще не могут быть выполнены с помощью РЛС S-диапазона. Для обнаружения таких целей целесообразно использование РЛС более длинноволновых диапазонов: дециметрового, метрового и т.д., так как для большинства современных летательных аппаратов ЭПР изменяется пропорционально изменению длины волны σ~λ^γ, где γ≥1 - коэффициент формы [D.Moraitis, S.Alland. Effect of Frequncy on the Detection of Shaped (Low RCS) Targets. IEEE, Radar-85, 1985, p.p.159-162]. Для более длинноволновой РЛС ЭПР цели будет больше, и, следовательно, при прочих равных условиях, цель будет обнаружена этой РЛС раньше, чем коротковолновой РЛС. Однако длинноволновая РЛС, при равных размерах апертуры антенны, имеет бóльшую ширину луча ДНА и потому обладает худшей разрешающей способностью по угловым координатам.As a rule, S-band radars (wavelength λ = 7.5-15 cm) with a needle-shaped antenna pattern (BOTTOM) are used to fulfill these requirements. In this case, the resolution in angular coordinates is determined mainly by the beam width of the bottom beam. Since the beam width of the BOTTOM in an S-band radar is usually small (about 1-2 degrees), it takes a lot of time to review a space of a sufficiently large size, for example, a circular view. The situation is exacerbated when working on subtle targets (targets with a small effective scattering surface (EPR)). In some cases, the tasks at all cannot be performed using S-band radars. To detect such targets, it is advisable to use radars of longer wavelength ranges: decimeter, meter, etc., since for most modern aircraft the EPR varies in proportion to the change in wavelength σ ~ λ ^γ , where γ≥1 is the shape factor [D. Moraitis, S. Alland. Effect of Frequncy on the Detection of Shaped (Low RCS) Targets. IEEE, Radar-85, 1985, pp159-162]. For a longer-wavelength radar, the EPR of the target will be larger, and therefore, ceteris paribus, the target will be detected by this radar earlier than the short-wave radar. However, the long-wavelength radar, with equal aperture sizes of the antenna, has a larger beam width of the bottom beam and therefore has a worse resolution in angular coordinates.

Известны технические решения, которые объединяют положительные качества РЛС разных диапазонов волн и позволяют обеспечить требуемые вероятности обнаружения, в том числе малозаметных целей на больших дальностях и заданные точности измерений координат целей с высокой разрешающей способностью.Known technical solutions that combine the positive qualities of radars of different wavelengths and allow you to provide the required detection probabilities, including inconspicuous targets at long ranges and the specified accuracy of measuring the coordinates of targets with high resolution.

Известен способ радиолокационного обнаружения целей, основанный на разделении операций между РЛС, заключающийся в том, что обнаружение целей осуществляют с помощью РЛС₁ с бóльшей длиной волны, а разрешение целей и определение более точных координат - с помощью РЛС₂ с меньшей длиной волны, сопровождают цели с помощью РЛС₁ с большей длиной волны и уточняют координаты сопровождаемых целей, если изменились условия сопровождения, с помощью РЛС₂ с меньшей длиной волны [патент №2092868, 6 G01S 13/04].A known method of radar detection of targets, based on the separation of operations between radars, which consists in the fact that the detection of targets is carried out using radar ₁ with a longer wavelength, and the resolution of targets and the determination of more accurate coordinates using radar ₂ with a shorter wavelength, accompany the target using radar ₁ with a longer wavelength and specify the coordinates of the tracking targets, if the tracking conditions have changed, using radar ₂ with a shorter wavelength [patent No. 2092868, 6 G01S 13/04].

Известен комплекс РЛС, в котором реализован способ-аналог [патент №2092868, 6 G01S 13/04], содержащий РЛС₁с большей длиной волны и РЛС₂ с меньшей длиной волны, при этом вход-выход РЛС₁ соединен с выходом-входом РЛС₂. В этом комплексе обнаружение и сопровождение целей осуществляют с помощью РЛС₁, а разрешение целей и уточнение их координат - с помощью РЛС₂ по мере необходимости, когда условия сопровождения изменяются и возникает необходимость уточнения разрешения целей и их координат.Known radar complex, which implements an analogous method [patent No. 2092868, 6 G01S 13/04], containing radar ₁ with a longer wavelength and radar ₂ with a shorter wavelength, while the input-output of the radar _{1 is} connected to the output-input of the radar ₂ . In this complex, the detection and tracking of targets is carried out using radar ₁ , and the resolution of targets and the refinement of their coordinates using radar ₂ as necessary, when the tracking conditions change and there is a need to clarify the resolution of targets and their coordinates.

Суть способа и комплекса состоит в том, что РЛС₁ выполняет не только функции обзора и обнаружения целей, но и их сопровождения. Если точность сопровождения РЛС₁ недостаточна (например, в случае сопровождения группы не разрешаемых РЛС₁ целей по угловым координатам), то каждую цель группы дополнительно обнаруживают с помощью РЛС₂, разрешают цели и измеряют их координаты с необходимой точностью. Для реализации этого способа необходим комплекс из двух РЛС.The essence of the method and the complex is that the radar ₁ performs not only the functions of the survey and detection of targets, but also their tracking. If the accuracy of tracking radar _{1 is} insufficient (for example, in the case of tracking a group of not resolved radar ₁ targets in angular coordinates), then each target of the group is additionally detected using radar ₂ , the targets are resolved and their coordinates are measured with the necessary accuracy. To implement this method requires a complex of two radars.

Недостаток аналога способа и комплекса РЛС состоит в следующем. Для обнаружения малозаметных целей на достаточно больших дальностях (сотни километров) потребуется РЛС₁ с большой длиной волны (несколько метров). Поэтому при обнаружении цели РЛС₁ с такой длиной волны для разрешения групповых целей требуются большие затраты энергии РЛС₂ с более высокой разрешающей способностью, так как, при прочих равных условиях, ширина луча ДНА РЛС₂ в S-диапазоне значительно меньше ширины луча ДНА РЛС₁ в метровом диапазоне. Поэтому на просмотр достаточно большого сектора пространства, указанного РЛС₁, потребуется многократное зондирование этого сектора, что и определяет большие временные затраты РЛС₂.The disadvantage of an analogue of the method and complex radar is as follows. To detect stealth targets at sufficiently large ranges (hundreds of kilometers), a radar ₁ with a large wavelength (several meters) will be required. Therefore, when a radar ₁ target with such a wavelength is detected, resolving group targets requires high energy consumption of radar ₂ with a higher resolution, since, ceteris paribus, the beam width of the bottom of the radar ₂ in the S-band is much smaller than the beam width of the bottom of the radar ₁ in meter range. Therefore, to view a sufficiently large sector of the space indicated by the radar ₁ , multiple sounding of this sector will be required, which determines the large time costs of the radar ₂ .

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ радиолокационного обзора пространства и сопровождения целей, основанный на разделении операций обнаружения, разрешения и сопровождения целей между РЛС, в котором эти операции осуществляют с помощью РЛС₁, РЛС₂, …, РЛС_n с длинами волн соответственно λ₁>λ₂>…>λ_n, где n≥2, при этом для разрешения целей, обнаруженных РЛС₁ применяют РЛС последовательно от РЛС₂, используя данные РЛС₁, до РЛС_n, используя данные РЛС_n-1. Кроме того, сопровождают цели с помощью РЛС_i, i<n, и уточняют координаты в случаях, когда точность измерений РЛС_i недостаточна, с помощью РЛС, начиная с РЛС_j, j>i [патент №2150716, 6 G01S 13/04].The closest technical solution to the claimed invention is a method for radar viewing of space and tracking targets, based on the separation of the detection, resolution and tracking of targets between radars, in which these operations are carried out using radar ₁ , radar ₂ , ..., radar _n with wavelengths, respectively λ ₁ > λ ₂ >...> λ _n , where n≥2, while for solving targets detected by radar ₁ , radars are used sequentially from radar ₂ , using radar data ₁ , to radar _n , using radar data _n-1 . In addition, they accompany the targets using radar _i , i <n, and specify the coordinates in cases where the accuracy of radar measurements _{i is} insufficient, using radar, starting with radar _j , j> i [patent No. 2150716, 6 G01S 13/04] .

Известен комплекс РЛС, (Фиг.1), который реализует способ-прототип, содержащий последовательно соединенные РЛС₁, РЛС₂, РЛС_n, где n≥2, причем длины волн РЛС₁, РЛС₂, …, РЛС_n находятся в соотношении λ₁>λ₂>…>λ_n, при этом выход РЛС_i, i=1, …, (n-1), предназначенный для передачи данных об обнаруженных целях, соединен со входом РЛС_(i+1), выход РЛС_n является выходом комплекса [патент №2150716, 6 G01S 13/04].A known radar complex, (Fig. 1), which implements a prototype method comprising serially connected radar ₁ , radar ₂ , radar _n , where n≥2, and the wavelengths of radar ₁ , radar ₂ , ..., radar _n are in the ratio λ ₁ > λ ₂ >...> λ _n , while the radar output _i , i = 1, ..., (n-1), designed to transmit data about the detected targets, is connected to the radar input _{(i + 1)} , the radar output _n is the output of the complex [patent No. 2150716, 6 G01S 13/04].

Суть способа и комплекса РЛС заключается в следующем. Первичное обнаружение цели наиболее длинноволновой РЛС₁ комплекса из n>2 РЛС, осуществляющей обзор заданного пространства, обеспечивается выбором такого значения длины волны λ₁, при котором ЭПР заданной малозаметной цели σ₁ будет достаточной для ее обнаружения на заданной дальности при определенном энергетическом потенциале РЛС₁.The essence of the radar method and complex is as follows. The primary target detection of the longest-wave radar _{1 of a} complex of n> 2 radars that provides a survey of a given space is provided by choosing a value of wavelength λ ₁ at which the ESR of a given unobtrusive target σ ₁ will be sufficient for its detection at a given range at a certain radar energy potential ₁ .

С помощью РЛС₂ осуществляют уточнение координат (разрешение) целей, осуществляя их допоиск в пределах зоны пространства, определяемого шириной луча РЛС₁- θ_A1 (вместо обзора всего заданного пространства). Хотя ЭПР малозаметной цели на длине волны λ₂ меньше, чем на длине волны λ₁, но, поскольку РЛС₂ может сосредоточить энергию только в секторе допоиска, она может обнаружить на той же дальности цель при меньшем значении ЭПР σ₂<σ₁. Аналогично происходит уточнение координат с помощью РЛС с длинами волн λ₃, λ₄, …, λ_n. Значение λ_n определяется требованием к разрешающей способности комплекса (которую обеспечивает РЛС_n). После уточнения координат целей и их разрешения с помощью РЛС_n сопровождение целей ведут с помощью РЛС_i, которая обеспечивает требуемую точность сопровождения. Выбор РЛС_i осуществляют исходя из известного соотношения [Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д.Ширмана. - М.: Сов. Радио, 1970, с.290]With the help of radar ₂ , the coordinates (resolution) of the targets are refined by additional search within the area of space determined by the beam width of radar ₁ - θ _A1 (instead of viewing the entire specified space). Although the EPR of an inconspicuous target at a wavelength of λ _{2 is} less than at a wavelength of λ ₁ , but since radar ₂ can concentrate energy only in the pre-search sector, it can detect a target at the same range with a lower ESR σ ₂ <σ ₁ . Similarly, coordinates are refined using radars with wavelengths λ ₃ , λ ₄ , ..., λ _n . The value of λ _{n is} determined by the requirement for the resolving power of the complex (which is provided by radar _n ). After clarifying the coordinates of the targets and their resolution using radar _n tracking of targets is carried out using radar _i , which provides the required accuracy of tracking. The choice of radar _i is based on a known ratio [Theoretical basis of radar, ed. J.D. Shirman. - M .: Owls. Radio, 1970, p.290]

где θ_Ai - ширина луча ДНА РЛС_i;where θ _Ai is the beam width of the bottom of the radar _i ;

- среднеквадратическая ошибка измерения угловой координаты РЛС_i;

- the standard error of the measurement of the angular coordinate of the radar _i ;

q_i - отношение сигнал/шум для РЛС_i.q _i - signal-to-noise ratio for radar _i .

Поскольку различные цели имеют свои значения ЭПР, а значит, и величину q_i, то они могут сопровождаться различными РЛС комплекса, обеспечивающими заданные значения

.Because different targets have their ESR values, and hence the value of q _i, they can be accompanied by various radar complex, providing setpoints

.

Если по каким-либо причинам возникает необходимость уточнения координат сопровождаемых целей, то используют РЛС последовательно, начиная с РЛС_j, j>i, которая обеспечит обнаружение целей по данным РЛС_i, и до РЛС_(j+k), которая обеспечит разрешение целей. Таким образом, за счет обнаружения и измерения координат РЛС, начиная с РЛС с наибольшей длиной волны, последовательно переходя к РЛС с меньшей длиной волны удается компенсировать уменьшение ЭПР целей из-за сокращения длины волны путем увеличения концентрации энергии облучения цели за счет соответствующего уменьшения зоны обзора пространства, в котором каждая последующая РЛС должна обнаружить цель и измерить ее координаты. При этом для РЛС_n с наименьшей длиной волны размер этой зоны будет определяться шириной луча предыдущей РЛС_n-1. По сравнению с аналогом в прототипе размер сектора допоиска постепенно уменьшается при переходе от наиболее длинноволновой РЛС₁ к наиболее коротковолновой РЛС_n, и степень уменьшения будет определяться величиной n. Это позволяет снизить затраты энергии для РЛС_n с наибольшей разрешающей способностью. При этом время полного цикла, включающего период от обнаружения цели РЛС₁ и до разрешения цели РЛС_n, будет определяться выражениемIf for some reason there is a need to clarify the coordinates of the tracking targets, then use the radar sequentially, starting with the radar _j , j> i, which will ensure the detection of targets according to the radar _i , and to the radar _{(j + k)} , which will provide resolution of the targets. Thus, by detecting and measuring the coordinates of the radar, starting with the radar with the largest wavelength, successively moving to the radar with the shorter wavelength, it is possible to compensate for the decrease in the EPR of the targets due to the reduction of the wavelength by increasing the concentration of the target irradiation energy due to a corresponding decrease in the field of view the space in which each subsequent radar must detect the target and measure its coordinates. Moreover, for radar _n with the smallest wavelength, the size of this zone will be determined by the beam width of the previous radar _n-1 . Compared with the analogue in the prototype, the size of the pre-search sector gradually decreases with the transition from the longest wavelength radar ₁ to the shortest wavelength radar _n , and the degree of reduction will be determined by the value n. This allows you to reduce energy costs for radar _n with the highest resolution. In this case, the time of the full cycle, including the period from detection of the radar target ₁ to the resolution of the radar target _n , will be determined by

где t_i - время, затрачиваемое РЛС_i на перевод луча ДНА в указанный РЛС_i-1 сектор, допоиск цели в этом секторе и передачу уточненных данных РЛС_i+1. Это время практически не зависит от величины ЭПР цели и для РЛС с механическим перемещением луча хотя бы по одной угловой координате, в основном, определяется скоростью механического сканирования лучом антенны.where t _i is the time spent by the radar _i to transfer the beam of the beam to the specified radar _i-1 sector, additional search for targets in this sector and the transmission of updated radar data _{i + 1} . This time is practically independent of the ESR value of the target, and for radars with mechanical beam movement at least one angular coordinate is mainly determined by the speed of mechanical scanning by the antenna beam.

В этом заключается недостаток наиболее близкого известного способа и комплекса, реализующего этот способ при n>2, а именно большое время, которое независимо от ЭПР цели тратится на последовательный переход от момента обнаружения цели РЛС₁ с наибольшей длиной волны до РЛС_n с наименьшей длиной волны, обеспечивающей требуемое разрешение целей. При этом для целей с малой ЭПР эти переходы являются необходимыми, а цели с достаточно большой ЭПР могли бы быть обнаружены с пропуском отдельных РЛС по цепочке, в том числе, при достаточной величине ЭПР мог бы быть переход от РЛС₁ к РЛС_n. Таким образом, возникает противоречие: для обнаружения малозаметных целей необходимо последовательно обнаруживать их с помощью РЛС, начиная с РЛС₁ и заканчивая РЛС_n, но это достигается при n>2 ценой существенного увеличения затрат времени на обнаружение целей с достаточно большой ЭПР, например ЭПР, достаточной для обнаружения цели с помощью РЛС_n S-диапазона.This is the disadvantage of the closest known method and complex that implements this method for n> 2, namely, the long time, which, regardless of the ESR of the target, is spent on the sequential transition from the moment the radar ₁ with the longest wavelength is detected to radar _n with the shortest wavelength providing the required resolution of goals. At the same time, for transitions with a low ESR, these transitions are necessary, and targets with a sufficiently large ESR could be detected with the passage of individual radars along the chain, including, with a sufficient value of the ESR, there could be a transition from radar ₁ to radar _n . Thus, a contradiction arises: in order to detect subtle targets, it is necessary to sequentially detect them with radar, starting from radar ₁ and ending with radar _n , but this is achieved at n> 2 at the cost of a significant increase in the time spent on finding targets with a sufficiently large EPR, for example, EPR, sufficient for target detection using radar _n S-band.

Заявляемые изобретения направлены на устранение этого недостатка. Таким образом, техническим результатом (решаемой задачей) является уменьшение времени перехода от РЛС с наибольшей длиной волны к РЛС с наименьшей длиной волны для целей с достаточно большой ЭПР, что позволяет увеличить дальность разрешения таких целей.The claimed invention aims to eliminate this drawback. Thus, the technical result (the problem being solved) is to reduce the transition time from the radar with the largest wavelength to the radar with the smallest wavelength for targets with a sufficiently large EPR, which allows to increase the resolution range of such targets.

Указанный технический результат (решаемая задача) достигается тем, что в известном способе радиолокационного обзора пространства, основанном на разделении операций обнаружения и разрешения целей между РЛС₁, РЛС₂, …, PЛC_n с длинами волн соответственно λ₁>λ₂>…>λ_n, где n>2, причем обзор пространства и первичное обнаружение целей осуществляют с помощью РЛС₁, а окончательное разрешение обнаруженных РЛС₁ целей осуществляет РЛС_n, согласно изобретению, с помощью РЛС_k, k=1, …, n-1, оценивают величину ЭПР обнаруженной цели и передают информацию о цели той из РЛС_m с наименьшей длиной волны, m=(k+1), …, n, которая способна обнаружить цель с требуемой вероятностью.The specified technical result (the problem being solved) is achieved by the fact that in the known method of radar space survey, based on the separation of detection and resolution of targets between radar ₁ , radar ₂ , ..., radar _n with wavelengths λ ₁ > λ ₂ >...> λ, respectively _n , where n> 2, and the space survey and primary target detection are carried out using radar ₁ , and the final resolution of the detected radar ₁ targets radar _n , according to the invention, using radar _k , k = 1, ..., n-1, evaluate the magnitude of the EPR of the detected target and transmit information about whether that of the radar _m with the shortest wavelength, m = (k + 1), ..., n, which is able to detect a target with a desired probability.

Технический результат (решаемая задача) достигается тем, что в радиолокационный комплекс, содержащий n>2 РЛС, причем длины волн РЛС₁, РЛС₂, …, PЛC_n находятся в соотношении λ₁>λ₂>…>λ_n, при этом выход РЛС_i, i=1, …, (n-1), предназначенный для передачи данных об обнаруженных целях, соединен со входом РЛС_(i+1), а выход РЛС_n является выходом комплекса, согласно изобретению, в каждую РЛС_i дополнительно введены (i-2) входов при i>2 и n-(i+1) выходов при i<(n-1), причем каждый из дополнительных выходов РЛС_i соединен с одним из дополнительных входов РЛС_j, j=i+2, …, n.The technical result (the problem being solved) is achieved by the fact that in a radar complex containing n> 2 radars, and the wavelengths of radar ₁ , radar ₂ , ..., radar _n are in the ratio λ ₁ > λ ₂ >...> λ _n , while The radar _i , i = 1, ..., (n-1), designed to transmit data about the detected targets, is connected to the input of the radar _{(i + 1)} , and the output of the radar _n is the output of the complex, according to the invention, each radar _{i is} additionally introduced (i-2) inputs for i> 2 and n- (i + 1) outputs for i <(n-1), and each of the additional radar outputs _{i is} connected to one of the additional radar inputs _j , j = i + 2, ..., n.

Технический результат (решаемая задача) достигается тем, что в радиолокационный комплекс, содержащий n>2 РЛС, причем длины волн РЛС₁, РЛС₂, …, PЛC_n находятся в соотношении λ₁>λ₂>…>λ_n, согласно изобретению, дополнительно введен пункт управления, входы-выходы которого соединены соответственно с выходами-входами РЛС комплекса, при этом выход пункта управления является выходом комплекса.The technical result (the problem being solved) is achieved by the fact that in a radar complex containing n> 2 radars, and the wavelengths of radar ₁ , radar ₂ , ..., radar _n are in the ratio λ ₁ > λ ₂ >...> λ _n , according to the invention, In addition, a control point has been introduced, the inputs and outputs of which are connected respectively to the radar outputs and inputs of the complex, while the output of the control point is the output of the complex.

Суть заявляемого способа и комплекса состоит в следующем. После обнаружения цели с помощью РЛС₁ производят оценку величины ЭПР σ₁ обнаруженной цели одним из известных способов, например, по формуле [Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника, том 1, М., «Советское радио», 1976, с.357, формула (1)]The essence of the proposed method and complex is as follows. After target detection using radar ₁ , the EPR value σ _{1 of the} detected target is estimated using one of the known methods, for example, using the formula [Radar Reference. Ed. M. Skolnik, Volume 1, M., "Soviet Radio", 1976, p. 357, formula (1)]

где R - расстояние до цели; Р_пр - принятая мощность отраженного сигнала; Р_пер - мощность передатчика, подводимая к антенне; G - коэффициент усиления приемной (передающей) антенны; λ - длина волны.where R is the distance to the target; R _CR - the received power of the reflected signal; R _per - the power of the transmitter supplied to the antenna; G is the gain of the receiving (transmitting) antenna; λ is the wavelength.

Далее последовательно пересчитывают оценку ЭПР цели, полученную в РЛС₁, применительно для k-ой РЛС, k=2, …, n с меньшей длиной волны по формулеNext, the EPR estimate of the target obtained in radar _{1 is} sequentially recounted for the k-th radar, k = 2, ..., n with a shorter wavelength according to the formula

гдеWhere

σ_k - оценка ЭПР цели для РЛС_k, найденная по формуле (4), k=2, …, n;σ _k - EPR estimate of the target for radar _k , found by the formula (4), k = 2, ..., n;

σ₁ - оценка ЭПР для РЛС₁, полученная по формуле (3);σ ₁ - EPR estimate for radar ₁ obtained by the formula (3);

λ₁ - длина волны РЛС₁; λ_k - длина волны РЛС_k; γ - коэффициент формы цели (для малозаметных целей с малой ЭПР γ=2);λ ₁ - wavelength of radar ₁ ; λ _k - radar wavelength _k ; γ is the coefficient of the shape of the target (for stealth targets with low ESR γ = 2);

и оценивают вероятность обнаружения цели РЛС_k-D_k (k=2, …, n) по формуле [Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д.Ширмана, «Советское радио», М., 1970, стр.163, формула (10)]and estimate the probability of detecting a radar target _k -D _k (k = 2, ..., n) by the formula [Theoretical fundamentals of radar. Ed. Ya. D. Shirman, “Soviet Radio”, Moscow, 1970, p. 163, formula (10)]

где D_k - вероятность обнаружения цели РЛС_k;where D _k is the probability of detecting a radar target _k ;

F - заданная вероятность ложной тревоги;F is the specified probability of false alarm;

q_Ek - отношение сигнал/шум по напряжению на выходе оптимального фильтра;q _Ek is the signal-to-noise ratio by voltage at the output of the optimal filter;

, [там же, стр.160];

, [ibid., p. 160];

E_k - энергия принятого сигнала в РЛС_k;E _k is the energy of the received signal in the radar _k ;

N_0k - спектральная плотность мощности шума (помехи) в РЛС_k;N _0k is the spectral density of noise power (interference) in the radar _k ;

- отношение мощности сигнала к мощности шума (помехи) (отношение сигнал/шум по мощности) в РЛС_k.

- the ratio of signal power to noise power (interference) (signal to noise ratio in power) in the radar _k .

Отношение сигнал/шум по мощности q_k может быть представлено с использованием формул [Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника, том 1, М., «Советское радио», 1976, с.28-29, формулы (1, 3)] в видеThe signal-to-noise ratio for power q _k can be represented using the formulas [Reference radar. Ed. M. Skolnik, Volume 1, M., "Soviet Radio", 1976, p. 28-29, formulas (1, 3)] in the form

где q_0k, σ_0k, R_0k - заданные (известные) параметры РЛС_k: соответственно пороговое отношение сигнал/шум q_0k для цели с заданной ЭПР σ_0k на дальности R_0k, где при заданной вероятности ложной тревоги F обеспечивается заданная вероятность обнаружения D₀ (Обычно в качестве типовых требований к РЛС задают: σ_0k=1 м², D₀=0.5, F=10^-6, при этом из (5) получим q_0k=13 дБ. Исходя из этих данных выбирают РЛС, способную обеспечить вероятность обнаружения D₀ на дальности R_0k.);where q _0k , σ _0k , R _0k are the given (known) radar parameters _k : respectively, the threshold signal-to-noise ratio q _0k for a target with a given ESR σ _0k at a range R _0k , where for a given probability of false alarm F, a given probability of detection D is provided ₀ (Typically, the typical requirements for the radar are given: σ _0k = 1 m ² , D ₀ = 0.5, F = 10 ^-6 , and from (5) we obtain q _0k = 13 dB. Based on these data, a radar capable of ensure the probability of detection of D ₀ at a range of R _0k .);

g_k - нормированное значение диаграммы направленности антенны РЛС_k в направлении на цель, с учетом того, что на передачу и прием используется одна и та же антенна. С учетом формул (4, 5, 6) получимg _k is the normalized radiation pattern of the radar antenna _k towards the target, taking into account the fact that the same antenna is used for transmission and reception. Taking into account formulas (4, 5, 6), we obtain

Таким образом, для каждой из РЛС_k, k=2, …, n, по формуле (7) оценивают вероятности обнаружения цели и выбирают РЛС_m с наименьшим значением длины волны λ_m, которая сможет выполнить заданные требования D_m>D₀ по вероятности обнаружения. Тогда информацию о цели передают РЛС_m, которая обнаруживает и выполняет следующие операции: уточняет значение ЭПР цели σ_p при p=(m+1), …, n, оценивает по формуле (7) вероятность обнаружения цели с помощью РЛС_p, …, РЛС_n и выбирает ту РЛС_p с наименьшим значением длины волны λ_p, которая сможет выполнить заданное требование по вероятности обнаружения D_p>D₀. Процесс аналогично повторяется до тех пор, пока информация о цели не будет передана РЛС_n, которая производит окончательное разрешение обнаруженных целей. В результате учета величины ЭПР информация об обнаруженной цели с РЛС₁ передается не последовательно всем РЛС комплекса, а выборочно - только той РЛС_m с наименьшей длиной волны, которая на данный момент способна обнаружить эту цель с заданной вероятностью и сопровождать ее. В предлагаемом способе время полного цикла будет равноThus, for each of the radars _k , k = 2, ..., n, the probabilities of target detection are estimated by formula (7) and radars _m with the smallest value of wavelength λ _m that can fulfill the given requirements D _m > D ₀ in probability are selected detection. Then information about the target is transmitted to the radar _m , which detects and performs the following operations: it determines the ESR value of the target σ _p at p = (m + 1), ..., n, estimates by the formula (7) the probability of detecting the target using radar _p , ..., Radar _n and selects that radar _p with the smallest value of wavelength λ _p , which can fulfill the given requirement for the detection probability D _p > D ₀ . The process is similarly repeated until the target information is transmitted to radar _n , which produces the final resolution of the detected targets. As a result of taking into account the EPR value, information about a detected target from radar ₁ is transmitted not sequentially to all radars of the complex, but selectively only to that radar _m with the smallest wavelength that is currently capable of detecting this target with a given probability and accompanying it. In the proposed method, the full cycle time will be equal

где

- суммарное время, которое могли бы затратить пропущенные РЛС на обработку цели (т.е. те РЛС, которые в способе-прототипе были бы задействованы в обработке цели),

где t_k - время, затраченное РЛС_k, k=2, …, n-1, суммируется только время для пропущенных РЛС), количество которых будет определяться величиной ЭПР цели. Если величина ЭПР достаточна для обнаружения ее с помощью РЛС_n на дальности обнаружения РЛС₁, то время полного цикла будет равно

Where

- the total time that the missed radars could spend on processing the target (i.e., those radars that in the prototype method would be involved in processing the target),

where t _k is the time spent by the radar _k , k = 2, ..., n-1, only the time for missed radars is summed), the number of which will be determined by the value of the EPR of the target. If the EPR value is sufficient to detect it using radar _n at the detection range of radar ₁ , then the full cycle time will be

Заявляемые изобретения иллюстрируются следующими чертежами.The claimed invention is illustrated by the following drawings.

На фиг.1 изображена структурная схема комплекса-прототипа, реализующего наиболее близкий способ.Figure 1 shows the structural diagram of the complex of the prototype that implements the closest method.

На фиг.2 изображена структурная схема заявляемого комплекса по п.2 формулы, реализующего заявляемый способ и состоящего из n=5 РЛС.Figure 2 shows the structural diagram of the claimed complex according to claim 2 of the formula that implements the inventive method and consisting of n = 5 radar.

На фиг.3 изображена структурная схема заявляемого комплекса по п.3 формулы, реализующего заявляемый способ.Figure 3 shows the structural diagram of the claimed complex according to claim 3 of the formula that implements the inventive method.

На фиг.4 показан пример реализации пункта управления по п.3 формулы.Figure 4 shows an example implementation of a control point according to claim 3 of the formula.

Комплекс РЛС по п.2 формулы изобретения (фиг.2), реализующий заявляемый способ, содержит последовательно соединенные РЛС₁, РЛС₂, РЛС₃, РЛС₄ и РЛС₅, при этом дополнительные выходы 1, 2, 3 РЛС₁ соединены соответственно с дополнительными первыми входами РЛС₃, РЛС₄, РЛС₅, дополнительные первый и второй выходы РЛС₂ соединены соответственно со вторым дополнительным входом РЛС₅ и со вторым дополнительным входом РЛС₄, первый дополнительный выход РЛС₃ соединен с третьим дополнительным входом РЛС₅, выход РЛС₅ является выходом комплекса.The radar complex according to claim 2 of the claims (Fig. 2), which implements the inventive method, comprises serially connected radar ₁ , radar ₂ , radar ₃ , radar ₄ and radar ₅ , while the additional outputs 1, 2, 3 of radar _{1 are} connected respectively to additional first inputs of radar ₃ , radar ₄ , radar ₅ , additional first and second outputs of radar _{2 are} connected respectively to the second additional input of radar ₅ and to the second additional input of radar ₄ , the first additional output of radar _{3 is} connected to the third additional input of radar ₅ , radar output ₅ is the exit of the complex.

Комплекс РЛС по п.2 формулы изобретения (фиг.2), реализующий заявляемый способ, работает следующим образом. После обнаружения цели с помощью РЛС₁, согласно заявляемому способу, производят оценку ЭПР обнаруженной цели по формуле (3). Далее полученную величину ЭПР пересчитывают по формуле (4) для каждой РЛС комплекса - РЛС_k, k>1, …, n, и для каждой РЛС комплекса рассчитывают вероятности обнаружения D_k, k>2, …, n, этой цели по формуле (7). Из (n-1) РЛС комплекса выбирают РЛС_m с наименьшей длиной волны, для которой выполняются требования по вероятности обнаружения D_m≥D₀, где D₀ - заданная вероятность обнаружения. Информацию о цели передают выбранной РЛС_m, с помощью которой осуществляет аналогичные операции и передают информацию той из (n-m-1) РЛС с наименьшей длиной волны, которая выполнит требования по вероятности обнаружения. Процесс продолжается до тех пор, пока информация не будет передана РЛС_n комплекса, которая осуществляет окончательное разрешение целей. Поскольку передачу информации производят не последовательно по всей цепочке РЛС комплекса, а выборочно, лишь той РЛС, которая может выполнить требования по вероятности обнаружения цели, время перехода от РЛС с наибольшей длиной волны к РЛС с наименьшей длиной волны сокращается. Таким образом, реализуется технический результат (поставленная задача).The radar complex according to claim 2 of the claims (figure 2), which implements the inventive method, works as follows. After detecting the target using radar ₁ , according to the claimed method, the EPR of the detected target is estimated by the formula (3). Next, the obtained EPR value is recalculated according to formula (4) for each radar of the complex — radar _k , k> 1, ..., n, and for each radar of the complex, the probabilities of detection D _k , k> 2, ..., n, of this target are calculated by the formula ( 7). From the (n-1) radars of the complex, radars _m with the smallest wavelength are selected for which the requirements for the probability of detection are met D _m ≥ D ₀ , where D ₀ is the given probability of detection. Information about the target is transmitted to the selected radar _m , with the help of which it performs similar operations and transmit information to that of the (nm-1) radar with the smallest wavelength, which will fulfill the requirements for the probability of detection. The process continues until the information is transmitted to the radar complex _n , which carries out the final resolution of targets. Since the transmission of information is carried out not sequentially along the entire chain of radars of the complex, but selectively, only that radar that can fulfill the requirements for the probability of target detection, the transition time from the radar with the longest wavelength to the radar with the smallest wavelength is reduced. Thus, the technical result is achieved (the task).

При достаточно большом количестве РЛС в комплексе (практически более 4-5) реализация комплекса становится достаточно сложной, так как потребуется большое количество связей, и на каждой РЛС должны производить вычисления по формулам (3-7), по каждой цели должны назначать РЛС с меньшей длиной волны, которая сможет обнаружить данную цель. Поэтому предложен другой вариант построения комплекса путем введения пункта управления в виде вычислительного центра и линий связи этого пункта управления, соединенных с каждой из РЛС.With a sufficiently large number of radars in the complex (practically more than 4-5), the implementation of the complex becomes quite complicated, since a large number of communications will be required, and calculations should be performed on each radar using the formulas (3-7), for each target, radars with less the wavelength that can detect this target. Therefore, another option was proposed for constructing the complex by introducing a control point in the form of a computer center and communication lines of this control point connected to each of the radars.

Комплекс РЛС по п.3 формулы изобретения (фиг.3), реализующий заявляемый способ, содержит n>2 РЛС, n>2 линий связи (передачи данных), при этом входы-выходы каждой РЛС соединены линиями связи с соответствующими выходами-входами пункта управления, выход которого является выходом комплекса. В результате всю обработку, связанную с оценкой ЭПР, пересчетом ЭПР, расчетами вероятностей обнаружения для каждой из РЛС по формулам (3-7) и назначением РЛС для последующего обнаружения и сопровождения цели производят на пункте управления (Фиг.4). Такое построение комплекса упрощает его реализацию при большом количестве РЛС в комплексе.The radar complex according to claim 3 of the claims (Fig. 3), which implements the inventive method, contains n> 2 radars, n> 2 communication (data) lines, while the inputs and outputs of each radar are connected by communication lines with the corresponding outputs and inputs of the item control, the output of which is the output of the complex. As a result, all processing associated with EPR estimation, EPR recalculation, calculation of detection probabilities for each of the radars according to formulas (3-7) and the purpose of the radar for subsequent detection and tracking of the target is performed at the control point (Figure 4). This construction of the complex simplifies its implementation with a large number of radars in the complex.

Пункт управления (фиг.4) содержит запоминающее устройство (ЗУ) и вычислитель, при этом ЗУ имеет (n+1) входов и два выхода, а вычислитель имеет один вход и один выход, причем с первого по n-ый входы ЗУ соединены соответственно с первой по n-ю линиями связи (передачи данных), (n+1)-ый вход ЗУ соединен с выходом вычислителя, первый выход ЗУ соединен со входом вычислителя, а второй выход ЗУ является выходом пункта управления и комплекса РЛС.The control point (figure 4) contains a storage device (memory) and a computer, while the memory has (n + 1) inputs and two outputs, and the computer has one input and one output, and from the first to the n-th inputs of the memory are connected respectively with the first through the n-th communication lines (data transmission), the (n + 1) -th memory input is connected to the output of the computer, the first memory output is connected to the computer input, and the second memory output is the output of the control center and the radar complex.

Вычислитель реализует вычисления в соответствии с заявляемым способом и по формулам (3-7). При этом результаты расчетов хранятся в ЗУ, откуда они по команде вычислителя могут быть переданы по линиям связи на любую из РЛС комплекса, а также на выход комплекса к потребителю. Линии связи могут быть реализованы как радиолинии либо быть проводными.The calculator implements the calculations in accordance with the claimed method and according to the formulas (3-7). In this case, the calculation results are stored in the memory, from where they can be transmitted via communication lines to any of the radars of the complex, as well as to the output of the complex to the consumer. Communication lines can be implemented as radio lines or be wired.

Вычислитель может быть выполнен на стандартном вычислительном процессоре типа Pentium или Celeron [М.Гук. Аппаратные средства IBM PC, СПб.: Издательский дом «Питер», 2002, с.227-228].The calculator can be performed on a standard computing processor such as Pentium or Celeron [M. Guk. Hardware IBM PC, St. Petersburg: Publishing House "Peter", 2002, p.227-228].

Цифровое ЗУ выполнено на стандартных микросхемах [Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Т.В.Тарабрина, М.: «Радио и связь», 1984].The digital memory is made on standard microcircuits [Integrated microcircuits. Handbook Ed. T.V. Tarabrina, M .: "Radio and communications", 1984].

Комплекс РЛС по п.3 формулы изобретения (фиг.3), реализующий заявляемый способ, работает следующим образом. Вся информация об обнаруженных целях поступает на пункт управления и хранится в запоминающем устройстве (ЗУ). Управление записью и выдачей информации о целях, назначение РЛС, которой передается информация о цели, а также расчеты по формулам (3-7) осуществляют с помощью вычислителя. При этом последовательность операций и сами операции, реализующие заявляемый способ, аналогичны описанным для работы комплекса по п.2.The radar complex according to claim 3 of the claims (figure 3), which implements the inventive method, works as follows. All information about the detected targets arrives at the control point and is stored in a storage device (memory). Management of the recording and issuance of information about the targets, the appointment of the radar, which transmits information about the target, as well as calculations by formulas (3-7) are carried out using a computer. Moreover, the sequence of operations and the operations themselves that implement the inventive method are similar to those described for the operation of the complex according to claim 2.

Таким образом, в результате заявленных технических решений сокращается время на обработку целей с достаточно большой ЭПР, что увеличивает дальность разрешения таких целей. Поставленная цель изобретения выполнена.Thus, as a result of the claimed technical solutions, the time for processing goals with a sufficiently large EPR is reduced, which increases the resolution range of such goals. The object of the invention is completed.

Claims

1. A method for a radar view of space, based on the separation of detection and resolution of targets between radar ₁ , radar ₂ , ..., radar _n with wavelengths λ ₁ > λ ₂ >...> λ _n , respectively, where n> 2, and the overview of space and primary target detection is carried out using radar ₁ , and the final resolution of the detected radar ₁ targets radar _n , characterized in that using radar _k , k = 1, n-1, evaluate the EPR value of the detected target and transmit target information to that of the radar _m with the smallest wavelength, m = (k + 1), ..., n, which is able to detect a target with required probability.

2. A radar complex containing n> 2 radar, and the wavelengths of radar ₁ , radar ₂ , ..., radar _n are in the ratio λ ₁ > λ ₂ >...> λ _n , while the output radar radar _i , i = 1, ..., n -1, designed to transmit data about detected targets, is connected to the radar input _{(i + 1)} , and the radar output _n is the complex output, characterized in that i-2 inputs are additionally introduced into each radar _i for i> 2 and n- (i + 1) outputs for i <(nl), intended for receiving and transmitting data about detected targets, with each of the additional outputs of the radar station _i connected to one of the additional inputs of the radar station _j , j = i + 2, ..., n.

3. A radar complex containing n> 2 radar, and the wavelengths of radar ₁ , radar ₂ , ..., radar _n are in the ratio λ ₁ > λ ₂ >...> λ _n , characterized in that an additional control station has been introduced to calculate the parameters of the detected targets and the purpose of the radar for their subsequent detection and maintenance, the control unit inputs and outputs for receiving and transmitting data about targets are connected respectively to the complex radar outputs and inputs, while the control point output is the complex output.