RU2711115C1 - Radar method of detecting low-visibility targets in pulse-doppler radar station with paa - Google Patents

Radar method of detecting low-visibility targets in pulse-doppler radar station with paa Download PDF

Info

Publication number
RU2711115C1
RU2711115C1 RU2019104178A RU2019104178A RU2711115C1 RU 2711115 C1 RU2711115 C1 RU 2711115C1 RU 2019104178 A RU2019104178 A RU 2019104178A RU 2019104178 A RU2019104178 A RU 2019104178A RU 2711115 C1 RU2711115 C1 RU 2711115C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulse
range
radar
channels
targets
Prior art date
Application number
RU2019104178A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Викторович Хомяков
Алексей Юльевич Бургасов
Сергей Васильевич Замарахин
Сергей Алексеевич Курбатский
Марк Исаакович Ройзен
Виктор Валентинович Сигитов
Original Assignee
Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения filed Critical Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения
Priority to RU2019104178A priority Critical patent/RU2711115C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2711115C1 publication Critical patent/RU2711115C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/30Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves using more than one pulse per radar period
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/46Indirect determination of position data
    • G01S13/48Indirect determination of position data using multiple beams at emission or reception
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
    • G01S13/5244Adaptive clutter cancellation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
    • G01S13/53Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler radar
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
    • G01S13/53Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler radar
    • G01S13/532Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler radar using a bank of range gates or a memory matrix
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/538Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds eliminating objects that have not moved between successive antenna scans, e.g. area MTi
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radar ranging and radio navigation.SUBSTANCE: invention relates to methods for radar detection of low-visibility targets and can be used to obtain a multi-beam mode in a standard pulse-Doppler radar station (RS) with a passive phased antenna array (PAA) or for additional multiple increase in the number of beams in a multibeam radar station with an active PAA. Technical result is achieved due to that transmitting and PAA beam control system transmitting probing pulses, and by means of single-channel, series-connected receiver, analogue-to-digital converter, echo signal converter to video frequency, optimum filter, echo signal distributor by separate channels and moving target selection system, moving objects are detected, as well as due to the fact that the directions of the transmitted and received beams of the phased antenna array are changed, the echo signals are distributed at the video frequency both on the beam channels and in the range channels in each of the beam channels and detection of moving targets by a selection system having a number of channels equal to the product of the number of beams per number of range channels over a certain period of pulses of the transmitter.EFFECT: improved efficiency of pulse-Doppler radar station with PAA when operating on low-visibility and low-speed objects.1 cl, 6 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к методам радиолокационного обнаружения малозаметных целей, в том числе БПЛА, ракет РСЗО, а так же наземных и надводных целей. Преимущественно способ может быть использован для получения специального многолучевого режима в типовой импульсно-доплеровской РЛС с пассивной ФАР, или для дополнительного кратного увеличения числа лучей в многолучевой РЛС с активной ФАР.The invention relates to methods for radar detection of inconspicuous targets, including UAVs, MLRS missiles, as well as ground and surface targets. Advantageously, the method can be used to obtain a special multipath mode in a typical pulse-Doppler radar with a passive headlamp, or for an additional multiple increase in the number of beams in a multipath radar with an active headlamp.

Известен способ радиолокационного обнаружения малозаметных целей [1], использующий область резонансного рассеивания падающей на объект электромагнитной волны, в которой имеет место произведение (2π/λ)⋅L≈1, где L - размер объекта или его характерной части, при этом ЭПР объекта может сильно возрастать относительно ЭПР этого объекта в обычно используемой в импульсно-доплеровских РЛС зоне отражения, на которой (2π/λ)⋅L>>1. Для попадания в резонансную область в каждом направлении пространства производят поиск по несущей частоте излучаемых радиоимпульсов пачек до обнаружения максимума эхо-сигнала от цели.A known method of radar detection of inconspicuous targets [1], using the region of resonant scattering of an electromagnetic wave incident on the object, in which the product (2π / λ) ⋅L≈1 takes place, where L is the size of the object or its characteristic part, while the ESR of the object can increase strongly relative to the EPR of this object in the reflection zone, usually used in pulse-Doppler radar, on which (2π / λ) ⋅L >> 1. To get into the resonance region in each direction of space, a search is carried out by the carrier frequency of the emitted radio pulses of the packets until the maximum of the echo signal from the target is detected.

Недостатком данного метода является большой требуемый диапазон перебираемых несущих частот (от 150 мГц до 6 ГГц с шагом 10 МГц), для реализации которого не могут быть использованы обычные импульсно-доплеровские РЛС, в которых перестройка частоты может быть не более, чем ±15-20%. Кроме того, данный метод при поиске по частоте требует излучения большого числа пачек, что замедлит обзор пространства.The disadvantage of this method is the large required range of the selected carrier frequencies (from 150 MHz to 6 GHz in 10 MHz steps), for the implementation of which conventional pulse-Doppler radars cannot be used, in which the frequency tuning can be no more than ± 15-20 % In addition, this method, when searching by frequency, requires the emission of a large number of bursts, which will slow down the survey of space.

Известен способ наблюдения малозаметного малоскоростного БПЛА в области городской застройки, использующий технологию сверхкороткой импульсной радиолокации [2]. Преимуществом данной технологии является высокая разрешающая способность по дальности за счет короткого радиоимпульса (длительность 10 нс и менее), минимум боковых лепестков по дальности, за счет использования простого сигнала, и возможность проводить селекцию движущейся цели путем межкадровой обработки, без использования эффекта Доплера, следовательно, без наличия «слепых» скоростей.There is a method of observing an inconspicuous low-speed UAV in the field of urban development using ultra-short pulsed radar technology [2]. The advantage of this technology is a high range resolution due to a short radio pulse (duration 10 ns or less), a minimum of side lobes in range, due to the use of a simple signal, and the ability to select a moving target by means of interframe processing, without using the Doppler effect, therefore without the presence of "blind" speeds.

Однако данный метод из-за присущей ему большой скважности зондирующих импульсов (порядка 104) сложно использовать для обнаружения малоразмерных целей на дальности порядка 10-15 км, наряду с другими, более скоростными целями, что требуется в комплексах военного назначения. По этой же причине данный метод не может быть реализован как режим в современных твердотельных импульсно-доплеровских РЛС, работающих на скважностях порядка 10…40.However, due to the inherent high duty cycle of the probe pulses (about 10 4 ), this method is difficult to use for detecting small targets at a range of about 10-15 km, along with other, faster targets, which is required in military complexes. For the same reason, this method cannot be implemented as a mode in modern solid-state pulsed-Doppler radars operating at wells of the order of 10 ... 40.

Известен способ увеличения времени накопления (время пачки Тпач) с сохранением темпа обзора пространства в импульсно-доплеровской РЛС с пассивной ФАР за счет расширения ДНА антенны на прием и передачу [3].Known is a method of increasing the accumulation time (time burst T Pace) preserving tempo viewing space in a pulse-Doppler radar with passive phased array through expansion of beam antennas to transmit and receive [3].

Недостатком этого метода является то, что при расширении телесного угла ДНА на уровне 3 дБ в nϕ раз, во столько же раз ухудшается телесное разрешение РЛС, а так же в

Figure 00000001
раз уменьшается дальности обнаружения РЛС, что следует из основного уравнения радиолокации.The disadvantage of this method is that when the solid angle of the BOTTOM is expanded at a level of 3 dB by n ϕ times, the radar's solid resolution deteriorates by the same amount, as well as
Figure 00000001
times decreases the radar detection range, which follows from the basic equation of radar.

Известен многолучевой способ обнаружения в импульсно-доплеровской РЛС с полуактивной или активной ФАР с цифровым диаграммообразованием [4.]. По этому способу на передачу с помощью передающей антенны или ФАР формируется расширенный луч, в пределах которого на прием с помощью активной приемной ФАР, многоканального радиолокационного приемника и устройства цифрового диаграммообразования формируются несколько узких приемных лучей, которые обрабатываются отдельно типовым для импульсно-доплеровских РЛС способом. В таких РЛС за счет параллельной обработки Nл.а лучей во столько же раз увеличивается время накопления сигналов цели при сохранении темпа обзора, дальности обнаружения цели и углового разрешения цели.Known multi-beam detection method in a pulse-Doppler radar with a semi-active or active headlamp with digital beamforming [4.]. According to this method, an extended beam is formed for transmission using a transmitting antenna or headlamp, within which several narrow receiving beams are formed using an active receiving headlamp, multichannel radar receiver and digital beamforming device, which are processed separately by the typical pulse-Doppler radar method. In such radars, due to the parallel processing of N L. rays, the accumulation time of target signals increases by the same amount while maintaining the rate of view, the range of detection of the target and the angular resolution of the target.

Недостатки данного способа следующие:The disadvantages of this method are as follows:

- метод не может быть реализован в РЛС с пассивной ФАР, составляющих большинство современных РЛС с ФАР, в том числе РЛС ЗРК;- the method cannot be implemented in radars with passive headlights, which make up the majority of modern radars with headlights, including air defense systems;

- РЛС с активной или полуактивной ФАР с цифровым диаграммообразованием намного сложнее и дороже, чем РЛС с пассивной ФАР;- Radars with active or semi-active headlamps with digital beamforming are much more complicated and expensive than radars with passive headlamps;

- направления приемных лучей в многолучевой РЛС с активной или полуактивной ФАР не могут быть произвольными. Они должны располагаться только в пределах расширенного передаваемого луча;- the directions of the receiving beams in a multipath radar with an active or semi-active phased array cannot be arbitrary. They should be located only within the extended transmitted beam;

- в многолучевых РЛС с активной или полуактивной ФАР имеет место неоднозначное измерение дальности, что требует дополнительных посылок с другим периодом импульсов для подтверждения обнаружения малозаметных целей, находящихся в ближней зоне дальности;- in multi-beam radars with active or semi-active headlamps, an ambiguous range measurement takes place, which requires additional transmissions with a different pulse period to confirm the detection of stealth targets located in the near range;

- количество лучей Nл.а в РЛС с активной или полуактивной ФАР ограничено ее аппаратной структурой и возможной величиной потока обрабатываемых данных.- the number of N L rays in a radar with an active or semi-active PAR is limited by its hardware structure and the possible value of the processed data stream.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является типовой однолучевой способ импульсно-доплеровского радиолокационного обнаружения в РЛС с пассивной ФАР [5, С. 186], который является прототипом.Closest to the proposed invention is a typical single-beam method of pulse-Doppler radar detection in radars with passive headlamps [5, p. 186], which is a prototype.

На фиг. 1 показана структура импульсно-доплеровской РЛС с пассивной ФАР, в которой часть, выделенная пунктиром, соответствует типичному однолучевому импульсно-доплеровскому способу обнаружения, взятому за прототип.In FIG. 1 shows the structure of a pulse-Doppler radar with a passive headlamp, in which the dotted line corresponds to a typical single-beam pulse-Doppler detection method, taken as a prototype.

На фиг. 1 обозначено: 1 - сдвиговой регистр разрядностью МФ; 2 - параллельный регистр разрядностью МФ; 3 - дискретный фазовращатель разрядностью МФ, общее число фазовращателей соответствует числу излучателей Nф=Nи; 4 - система управления лучом (СУЛ); 5 - распределитель мощности; 6 - антенный переключатель; 7 - передатчик; 8 - одноканальный радиолокационный приемник; 9 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 10 - преобразователь частоты с промежуточной на видеочастоту и оптимальный для приема полезного сигнала (согласованный) фильтр; 11 - ОЗУ и распределитель отсчетов; 12 - вычислители быстрого преобразования Фурье (БПФ); 13 - пороговые обнаружители; 14 - синхронизатор; 15 - центральная вычислительная система (ЦВС). Элементы 12 и 13 образуют систему селекции движущихся целей (СДЦ). С1 - синхроимпульс записи в регистры сдвигов фазовращателей; С2 - синхроимпульс перезаписи фаз в параллельный регистр фазовращателей; С3 - импульс запуска зондирующего импульса передатчика; С4 - импульс тактирования приемника; С5 - импульсы тактирования АЦП; С6 - импульсы тактирования транспонатора; С7 - импульсы начала пачки.In FIG. 1 is indicated: 1 - shift register with bit depth M f ; 2 - parallel register bit M f ; 3 - M discrete phase shifter digit F, the total number of phase shifters corresponding to the number of emitters N = N and p; 4 - beam control system (SUL); 5 - power distributor; 6 - antenna switch; 7 - transmitter; 8 - single-channel radar receiver; 9 - analog-to-digital Converter (ADC); 10 - frequency converter with intermediate to video frequency and optimal (matched) filter for receiving a useful signal; 11 - RAM and sample allocator; 12 - calculators fast Fourier transform (FFT); 13 - threshold detectors; 14 - synchronizer; 15 - Central computing system (CVS). Elements 12 and 13 form a system of selection of moving targets (SDS). C1 - a clock pulse in the shift registers of the phase shifters; C2 - clock rewrite the phases into a parallel register of phase shifters; C3 - trigger pulse of the probe pulse of the transmitter; C4 - pulse clock receiver; C5 - ADC clock pulses; C6 - pulses of the transponder clock; C7 - pulses of the beginning of the pack.

На фиг. 2 показаны временные диаграммы типичной реализации способа, взятого за прототип.In FIG. 2 shows timing diagrams of a typical implementation of a method taken as a prototype.

Однолучевой способ импульсно-доплеровского радиолокационного обнаружения в РЛС с пассивной ФАР, взятый за прототип, реализуется следующим образом.The single-beam method of pulse-Doppler radar detection in a radar with a passive phased array, taken as a prototype, is implemented as follows.

Перед началом каждой n-ной пачки ЦВС задает в СУЛ единственное направление луча α[n]={угол места, азимут}. В СУЛ по зависимостям [5, С. 613] производят расчет фаз для всех Nф фазовращателей ϕi(α[n]), где i=1, 2…Nф, которые записывают в сдвиговой регистр каждого i-того фазовращателя и синхроимпульсом начала пачки С2 переписывают в параллельный регистр этих фазовращателей и подают на входы самих фазовращателей. В течение всей n-ной пачки коды фаз фазовращателей остаются неизменными. Следовательно, в течение пачки все зондирующие импульсы посылают в одном направлении и все эхо-сигналы принимают с этого же направления. Соответственно и в распределителе 11 производят разделение всех отсчетов зхо-сигналов на видеочастоте по NR каналам дальности, в каждом из которых в блоке 12 производят БПФ, а в блоке 14 проводят пороговое обнаружение цели.Before the beginning of each nth burst, the CVS sets the single direction of the beam α [n] = {elevation angle, azimuth} in the LMS in the LMS. In the LMS according to the dependences [5, C. 613], the phases are calculated for all N f phase shifters ϕ i (α [n]), where i = 1, 2 ... N f , which are recorded in the shift register of each i-th phase shifter and clock the beginning of the packet C2 is rewritten in a parallel register of these phase shifters and fed to the inputs of the phase shifters themselves. Throughout the nth pack, the phase shifter phase codes remain unchanged. Therefore, during the burst, all probe pulses are sent in one direction and all echo signals are received from the same direction. Correspondingly, in the distributor 11, all samples of the signal signals on the video frequency are separated by N R range channels, in each of which FFT is produced in block 12, and threshold detection of the target is carried out in block 14.

Главным недостатком однолучевого способа обнаружения, взятого за прототип, при его применении для малозаметных малоскоростных целей типа БПЛА, является трудность разрешения двух противоречивых требований. Первое требование: для обеспечения возможности селекции малоскоростной цели на фоне пассивных помех от земли и метеообразований, а также улучшения разрешения целей по скорости необходима большая длительность пачки когерентных импульсов. Второе требование: ввиду большой маневренности целей типа БПЛА нужна высокая скорость обзора пространства.The main disadvantage of the single-beam detection method, taken as a prototype, when applied to low-speed, low-speed UAV-type targets, is the difficulty in resolving two conflicting requirements. The first requirement: to enable the selection of a low-speed target against the background of passive interference from the ground and weather patterns, as well as to improve the resolution of targets by speed, a longer duration of a pack of coherent pulses is required. The second requirement: due to the great maneuverability of UAV-type targets, a high speed of viewing the space is needed.

Кроме того, при использовании однолучевого импульсно-доплеровского способа обнаружения имеет место влияние помех, возникающих при отражении сигналов от участков местности и целей, расположенных за пределами однозначного определения дальности, в том числе возможных помех из-за явления сверхрефракции, характерных для обзора надводной обстановки. В результате измерение дальности по одной пачке неоднозначно и для подтверждения обнаружения малозаметных целей, находящихся в ближней зоне дальности, требуются дополнительные посылки с другим периодом импульсов.In addition, when using the single-beam pulsed-Doppler detection method, there is an influence of interference arising from the reflection of signals from areas and targets located beyond the limits of unambiguous range determination, including possible interference due to the phenomenon of super-refraction characteristic of the review of the surface situation. As a result, the measurement of the range in one burst is ambiguous, and additional confirmations with a different pulse period are required to confirm the detection of stealth targets in the near range.

Однолучевому импульсно-доплеровскому методу, взятому за прототип, особенно при его использовании в современных РЛС, имеющих твердотельный передатчик с малой скважностью, присущ еще один недостаток. Он заключается в трудности разрешения двух противоречивых требований. Первое требование: для обеспечения большой дальности обнаружения малозаметных целей с хорошим разрешением по дальности требуется использовать сложный зондирующий сигнал, имеющий большую длительность. Второе требование: ввиду большой маневренности целей типа БПЛА, нужно обеспечить малую минимальную дальность их обнаружения, что возможно только при простом зондирующем импульсе, имеющем малую длительность.The single-beam pulse-Doppler method, taken as a prototype, especially when used in modern radars having a solid-state transmitter with a low duty cycle, has one more drawback. It lies in the difficulty of resolving two conflicting requirements. The first requirement: to ensure a long range of detection of inconspicuous targets with good resolution in range, it is required to use a complex probing signal with a long duration. The second requirement: due to the great maneuverability of UAV-type targets, it is necessary to ensure a small minimum detection range, which is only possible with a simple probe pulse having a short duration.

Техническим результатом изобретения является улучшение эффективности импульсно-доплеровской РЛС с ФАР при работе по малозаметным и малоскоростным объектам. Для достижения этого ставится следующая базовая задача изобретения - разработка способа, позволяющего придать известному однолучевому способу работы импульсно-доплеровской РЛС с пассивной ФАР, взятому за прототип, нового свойства - свойства получения в течении пачки множества лучей. Решение этой базовой задачи так же позволяет в типовой многолучевой РЛС с АФАР, взятой за аналог, кратно увеличить число лучей, не увеличивая при этом общий поток обрабатываемых данных эхо-сигналов.The technical result of the invention is to improve the efficiency of a pulse-Doppler radar with a phased array when working on stealth and low-speed objects. To achieve this, the following basic objective of the invention is set - the development of a method that allows to impart to the well-known single-beam method of operating a pulse-Doppler radar with a passive phased array, taken as a prototype, of a new property - the property of receiving multiple rays during a burst. The solution to this basic problem also allows in a typical multi-beam radar with AFAR, taken as an analog, to multiply the number of rays without increasing the total flow of processed data of the echo signals.

Конкретно в известном радиолокационном способе обнаружения малозаметных целей в импульсно-доплеровской РЛС с ФАР, в котором с помощью передатчика и системы управления лучом ФАР осуществляют передачу зондирующих импульсов, а с помощью одноканальных, последовательно соединенных приемника, аналого-цифрового преобразователя, преобразователя эхо-сигнала на видеочастоту, оптимального фильтра, распределителя отсчетов эхо-сигналов по отдельным каналам и системы селекции движущихся целей осуществляют обнаружение движущихся целей, отличающийся тем, что с помощью системы управления лучом ФАР в течение пачки зондирующих импульсов перед каждым зондирующим импульсом с циклом, равным числу образующихся в течение пачки лучей, меняют направления передаваемых и принимаемых лучей ФАР, распределителем отсчетов эхо-сигналов на видеочастоте распределяют отсчеты как по каналам лучей, в соответствии с направлением лучей в данном периоде зондирующих импульсов, так и по каналам дальности в каждом из каналов лучей, системой селекции движущихся целей, имеющей число каналов, равное произведению числа лучей на число каналов дальности, производят обнаружение движущихся целей и устанавливают при этом период импульсов передатчика, соответствующим инструментальной дальности РЛС.Specifically, in the known radar method for detecting inconspicuous targets in a pulse-Doppler radar with a PAR, in which, using a transmitter and a beam control system, PAR, transmit probing pulses, and using a single-channel, serially connected receiver, an analog-to-digital converter, an echo signal converter to the video frequency, the optimal filter, the distributor of the echo samples on individual channels and the moving target selection system detect moving targets, I distinguish Take into account the fact that using the PAR control beam system during a burst of probe pulses before each probe pulse with a cycle equal to the number of beams generated during the burst, change the direction of the transmitted and received PA beams, distribute the samples of the echo signals at the video frequency to distribute the samples as channels rays, in accordance with the direction of the rays in a given period of probing pulses, and along the range channels in each of the ray channels, by a moving target selection system having the number of channels equal to the dividing the number of rays by the number of range channels, moving targets are detected and the pulse period of the transmitter is set, corresponding to the instrumental range of the radar.

Кроме того, при одном направлении передающих и приемных лучей зондирующий импульс разбивают на два зондирующих импульса, первый из которых простой, малой длительности, соответствующей заданной минимальной дальности цели и требуемому разрешению по дальности, второй импульс - сложный, большой длительности, соответствующей заданной максимальной дальности обнаружения цели и требуемому разрешению по дальности, устанавливают интервал между зондирующими импульсами больше или равным длительности второго импульса, при этом при приеме на интервале между зондирующими импульсами производят оптимальную для первого импульса обработку эхо-сигнала, а на интервале после второго импульса до конца периода производят оптимальную для второго импульса обработку эхо-сигнала, и по результатам обработки обнаруживают движущуюся цель.In addition, with one direction of the transmitting and receiving beams, the probe pulse is divided into two probe pulses, the first of which is a simple, short duration corresponding to a given minimum target range and the required range resolution, the second pulse is a complex, long duration corresponding to a given maximum detection range the target and the required resolution in range, set the interval between the probe pulses greater than or equal to the duration of the second pulse, while receiving int vomited between probing pulses produce optimum processing for the first pulse of the echo signal, and in the interval after the second pulse to produce an optimal second pulse until the end of processing the echo signal, and processing results detected moving target.

За счет решения указанной базовой задачи работа РЛС по малозаметным малоскоростным целям будет свободна от перечисленных выше недостатков прототипа и аналогов. Решение базовой задачи позволит получить следующие положительные технические результаты, делающие предлагаемый метод эффективным:By solving this basic problem, the work of the radar on low-visibility low-speed targets will be free from the above disadvantages of the prototype and analogues. The solution of the basic problem will allow to obtain the following positive technical results that make the proposed method effective:

1) возможность увеличения времени когерентного накопления сигнала от цели (времени пачки), требуемого для селекции малоскоростных целей на фоне пассивных помех, с сохранением дальности обнаружения целей и скорости обзора пространства;1) the possibility of increasing the coherent accumulation time of the signal from the target (burst time) required for selecting low-speed targets against the background of passive interference, while maintaining the target detection range and the speed of the space survey;

2) возможность улучшения разрешения целей по скорости (возможность получения «скоростной лупы»), требуемого для селекции целей в составе группы, распознавания типа целей и других задач, с сохранением дальности обнаружения целей и скорости обзора пространства;2) the ability to improve the resolution of targets by speed (the ability to obtain a “speed magnifier”) required for selecting targets in a group, recognizing the type of targets and other tasks, while maintaining the range of detection of targets and the speed of viewing space;

3) возможность оперативного увеличения скорости обзора пространства с сохранением длительности пачки. Эта возможность позволяет увеличить диапазон целевой нагрузки, которую может выдержать РЛС;3) the ability to quickly increase the speed of the review of space while maintaining the duration of the pack. This feature allows you to increase the range of the target load that the radar can withstand;

4) возможность по одной пачке однозначно измерять дальность цели и практически исключить влияние помехи, возникающей при отражении сигналов от участков поверхности, расположенных за пределами однозначного определения дальности, в том числе помехи из-за явления сверхрефракции, характерного для обзора надводной обстановки (так называемые помехи на n-м ходе развертки [6]);4) the ability to unambiguously measure the target range from one burst and virtually eliminate the influence of interference arising from the reflection of signals from surface areas located beyond the limits of unambiguous range determination, including interference due to the phenomenon of super-refraction characteristic of a surface survey (the so-called interference at the nth scan progress [6]);

5) возможность в одном периоде излучения совместить работу с зондирующим сигналом, оптимальным для обеспечения заданных требований по минимальной дальности обнаружения и разрешению целей, и работу с другим зондирующим сигналом, оптимальным для обеспечения заданных требований по максимальной дальности обнаружения и разрешению целей.5) the possibility in one period of radiation to combine work with a probing signal that is optimal to ensure that the specified requirements for a minimum detection range and resolution of targets, and work with another probing signal that is optimal to provide specified requirements for a maximum detection range and resolution of targets.

Сущность изобретения поясняется с помощью схем, где:The invention is illustrated using schemes where:

- на фиг. 1 показана структура импульсно-доплеровской РЛС с пассивной ФАР, в которой реализуется заявляемый многолучевой способ. Часть структуры, выделенная пунктиром, соответствует типичному однолучевому импульсно-доплеровскому способу с пассивной ФАР, взятому за прототип;- in FIG. 1 shows the structure of a pulse-Doppler radar with a passive headlamp, in which the inventive multi-path method is implemented. The part of the structure indicated by the dotted line corresponds to a typical single-beam pulse-Doppler method with a passive phased array taken as a prototype;

- на фиг. 2 - временные диаграммы типовой реализации способа, взятого за прототип;- in FIG. 2 is a timing chart of a typical implementation of a method taken as a prototype;

- на фиг. 3 - временные диаграммы реализации заявляемого многолучевого способа обнаружения малозаметных целей;- in FIG. 3 - timing diagrams of the implementation of the inventive multi-beam method for detecting stealth targets;

- на фиг. 4 - временные диаграммы реализации требования совмещения в одной пачке малой минимальной дальности и большой максимальной дальности обнаружения малозаметных целей с помощью заявляемого многолучевого способа;- in FIG. 4 - time diagrams of the implementation of the requirements of combining in one pack of small minimum range and large maximum range of detection of inconspicuous targets using the inventive multi-beam method;

- на фиг. 5 - амплитудно-частотные характеристики фильтров СДЦ при использовании однолучевого способа обнаружения, взятого за прототип, и при использования заявляемого многолучевого способа, а также энергетические спектры пассивных помех местности при ветре, имеющем различную скорость;- in FIG. 5 - amplitude-frequency characteristics of the SDC filters when using the single-beam detection method, taken as a prototype, and when using the inventive multi-beam method, as well as the energy spectra of passive interference of the terrain in the wind having a different speed;

- на фиг. 6 - результаты оптимальной обработки эхо-сигналов от цели при излучении зондирующих импульсов, показанных на фиг. 4.- in FIG. 6 shows the results of optimal processing of echoes from a target when probing pulses are shown in FIG. 4.

Отличия от прототипа при работе по предполагаемому пачечному многолучевому способу состоят в следующем:Differences from the prototype when working on the alleged burst multipath method are as follows:

- перед началом каждой n-ной пачки от ЦВС 15 передают в СУЛ 4 задание не на одно направление луча, как в прототипе на фиг. 2, а на все Nл направлений данной многолучевой пачки αj[n] где j=1, 2…Nл. Соответственно, в СУЛ 4 перед началом каждой n-ной пачки производят вычисление и хранение значений фаз ϕij[n] для всех Nф фазовращателей при всех Nл направлениях луча, где i=1, 2…Nф, j=1, 2…Nл - before the beginning of each n-th packet from the DAC 15 transmit to the SUL 4 task is not in one direction of the beam, as in the prototype in FIG. 2, and for all N l directions of this multipath burst α j [n] where j = 1, 2 ... N l . Accordingly, before the start of each nth burst in the SUL 4, the phases ϕ ij [n] are calculated and stored for all N f phase shifters for all N l beam directions, where i = 1, 2 ... N f , j = 1, 2 ... N l

- в течение пачки с помощью СУЛ 4 от импульса к импульсу изменяют направление зондирующего и принимаемого луча в следующем циклическом порядке α1, α2, …α, α1, α2, …α, …α1, α2, …α. При этом установку на очередном периоде импульсов передатчика требуемого направления луча αj[n] производят путем записи в течение предыдущего периода в регистры всех Nф фазовращателей вычисленные фазы ϕij[n], где i=1, 2…Nф и установки этих фаз в фазовращателях перед зондирующим импульсом данного периода.- during the burst, using SUL 4 from pulse to pulse, the direction of the probe and received beam is changed in the following cyclic order α 1 , α 2 , ... α Nl , α 1 , α 2 , ... α Nl , ... α 1 , α 2 , ... α Nl In this setting at the next period of the transmitter pulses of the desired beam direction α j [n] is performed by recording in the previous period in the registers of all N f shifters calculated phase φ i (α j [n] , where i = 1, 2, ... N p, and the installation of these phases in the phase shifters before the probing pulse of a given period.

- при обработке принимаемых эхо-сигналов распределителем 11 распределяют отсчеты сигнала не только по NR каналам дальности, как в прототипе, но и по Nл каналам направлений лучей;- when processing the received echoes, the distributor 11 distributes the signal samples not only on the N R range channels, as in the prototype, but also on the N l channel directions of the rays;

- селекцию движущихся целей производят системой СДЦ, имеющей

Figure 00000002
число каналов NСДЦ=Nл*NR, чем число каналов системы СДЦ прототипа NСДЦ.П=NR. При этом каждый канал СДЦ такой же, как в прототипе (состоит из вычислителя БПФ 12 и порогового обнаружителя 13). В результате в одной пачке производят обнаружение целей на однозначной дальности по Nл лучам, имеющим разное направление, вместо одного луча, как в прототипе.- selection of moving targets is carried out by the SDS system having
Figure 00000002
the number of channels N SDC = Nl * N R than the number of channels of the SDC system of the prototype N SDC. P = N R. Moreover, each channel SDS is the same as in the prototype (consists of an FFT calculator 12 and a threshold detector 13). As a result, in one pack, targets are detected at an unambiguous range in N l rays having a different direction, instead of a single beam, as in the prototype.

Таким образом, в пассивной ФАР работу по предлагаемому способу организуют за счет осуществляемого с помощью СУЛ 4 быстрого переключения направления луча αi перед каждым зондирующим импульсом в течение пачки. При этом в течение пачки направления луча αi от импульса к импульсу устанавливаются в следующем циклическом порядке α1, α2, …α, α1, α2, …α, … α1, α2…α. Поэтому, в отличие от известного многолучевого способа активной ФАР, взятого выше в качестве аналога, при котором каждый эхо-сигнал принимается антенной с многолучевой ДНА, по предлагаемому способу многолучевой режим является пачечным, т.к. он поэлементно формируется в течение всей пачки зондирующих импульсов.Thus, in the passive phased array, the work according to the proposed method is organized due to the fast switching of the beam direction α i carried out with the help of the SUL 4 before each probe pulse during the burst. In this case, during the beam direction α i from pulse to pulse, α 1 , α 2 , ... α Nl , α 1 , α 2 , ... α Nl , ... α 1 , α 2 ... α Nl are established in the following cyclic order. Therefore, in contrast to the well-known multipath method of the active PAR, taken above as an analogue, in which each echo signal is received by an antenna with a multipath BOTTOM, according to the proposed method, the multipath mode is burst because it is formed elementwise during the entire packet of probing pulses.

В предлагаемом пачечном многолучевом режиме каждое направление αi, определяемое своим азимутом и углом места, может быть произвольным. Передатчик 7 работает в штатном режиме, вырабатывая в течение пачки длительностью Тпач.п на несущей частоте простые или сложный зондирующие импульсы с требуемой внутриимпульсной модуляцией, длительность импульсов tи, периодом импульсов Ти.п, скважность Qпи.п/tи и количество импульсов Nп=Tпач.пи.п.In the proposed burst multipath mode, each direction α i , determined by its azimuth and elevation angle, can be arbitrary. The transmitter 7 runs in normal mode, for generating burst duration T Pace. n at the carrier frequency simple or complex probe pulses with the required intrapulse modulation, pulse duration t and , pulse period T and . p , duty cycle Q p = T and . p / t and and the number of pulses N p = T pach.p / T and . n .

Прием эхо-сигналов в течение пачки производят, как в типовом однолучевом режиме импульсно-доплеровской РЛС [4, С. 186], с помощью одноканальных приемника 8, АЦП 9 и оптимальных (согласованных с полезным сигналом) фильтров сжатия 10. После чего распределителем 11 производят разделение временных отсчетов обработанных эхо-сигналов по каналам направлений лучей α1, α2, …α и отдельно для каждого направления принимаемого луча по каналам дальности. Далее для каждого направления луча, в каждом канале дальности, аналогично, как в типичном однолучевом режиме, производят в вычислителе БПФ 12 спектральный анализ сигналов и в пороговом обнаружителе 13 обнаружение целей на фоне помех. Прием эхо-сигналов в течение пачки поясняется также на временной диаграмме фиг. 3.Echo signals are received during the burst, as in a typical single-beam mode of a pulse-Doppler radar [4, p. 186], using a single-channel receiver 8, ADC 9 and optimal (matched to the useful signal) compression filters 10. Then, by the distributor 11 the time samples of the processed echo signals are separated by the channels of the directions of the rays α 1 , α 2 , ... α Nl and separately for each direction of the received beam along the distance channels. Further, for each direction of the beam, in each range channel, similarly as in the typical single-beam mode, spectral analysis of signals is performed in the FFT calculator 12 and in the threshold detector 13 detection of targets against the background of interference. Echo reception during the burst is also illustrated in the timing diagram of FIG. 3.

Отсюда вытекает, что в предлагаемом пачечном многолучевом режиме после излучения очередного зондирующего импульса по его направлению приемный луч будет направлен только в течение времени одного периода импульсов передатчика (по терминологии [5] 1-го «хода развертки»), после чего приемный луч меняет направление и восстанавливает направление, совпадающее с направлением зондирующего луча только на (Nл+1)-вом «ходе развертки». Поэтому в приемник без подавления попадают эхо-сигналы с заданного направления только от интервала дальности ΔR=c*Ти.п/2, соответствующего ее однозначному измерению. Сигналы поступающие с этого же направления, с интервала такой же длины ΔR, но расположенного на значительно большей дальности, равной (Nл*ΔR), также будут иметь большое подавление, пропорциональное четвертой степени дальности, что практически исключает их влияние.. Возможные эхо-сигналы, поступающие с других (предыдущих) направлений данной пачки, будут существенно ослаблены, т.к. поступают на вход через боковые лепестки ДНА и с дальности, большей, чем ΔR. Этим объясняется достижение четвертого из указанных выше технических результатов изобретения.It follows that in the proposed burst multipath mode after the radiation of the next probe pulse in its direction, the receiving beam will be directed only during the time of one period of the transmitter pulses (in the terminology of [5] of the 1st “sweep”), after which the receiving beam changes direction and restores the direction that coincides with the direction of the probe beam only in the (Nl + 1) -th “sweep”. Therefore, echo signals from a given direction only from the range interval ΔR = c * T i.p / 2 corresponding to its unambiguous measurement get into the receiver without suppression. Signals coming from the same direction, from an interval of the same length ΔR, but located at a much greater distance equal to (Nl * ΔR), will also have a large suppression proportional to the fourth power of the range, which virtually eliminates their influence .. Possible echo signals coming from other (previous) directions of this pack will be significantly weakened, because enter the entrance through the side lobes of the bottom and from a distance greater than ΔR. This explains the achievement of the fourth of the above technical results of the invention.

Достижение пятого из указанных выше технических результатов изобретения также является следствием того, что практически в приемник попадают эхо-сигналы только от интервала дальности, соответствующего однозначному ее измерению. Если требуется в одной пачке совместить заданные требования малой минимальной и большой максимальной дальности обнаружения малозаметной цели типа БПЛА и др., то при использовании предлагаемого метода в течение одного периода зондирующих импульсов при одном направлении передающего и приемного луча, как поясняется на фиг. 4, зондирующий импульс разбивают на два импульса: первый импульс простой, малой длительностью t1и, соответствующий заданным минимальной дальности обнаружения цели и разрешению по дальности, а второй импульс сложный, большой длительностью t2и, соответствующий требуемой максимальной дальности обнаружения цели и разрешению по дальности. Интервал между импульсами должен быть τ1≥t2u. При приеме на интервале t1и сигнал блокируют, в интервале τ1 между импульсами производят оптимальную для первого импульса (согласованную с первым импульсом) фильтрацию, на интервале t2и сигнал блокируют, а на интервале τ2 производят оптимальную для второго импульса (согласованную со вторым импульсом) фильтрацию. При такой обработке эхо-сигналы от первого импульса практически могут обнаруживаться только на интервале τ1, где их обрабатывают «своим» согласованным фильтром. При этом эхо-сигналы от второго импульса практически не влияют, т.к. они приходят с очень большой дальности, соответствующей задержке Tи.п*Nл, где Nл - число лучей и подавляются фильтром сжатия, не согласованным с ними.The achievement of the fifth of the above technical results of the invention is also a consequence of the fact that practically only the range interval corresponding to its unambiguous measurement gets into the receiver. If it is required to combine the given requirements of a small minimum and a large maximum detection range of an inconspicuous target such as a UAV and others in one packet, then when using the proposed method for one period of probe pulses in the same direction of the transmitting and receiving beam, as explained in FIG. 4, the probe pulse is divided into two pulses: the first pulse is simple, short in duration t1 and corresponding to the specified minimum target detection range and range resolution, and the second pulse is complex, long in duration t2 and corresponding to the required maximum target detection range and resolution in range. The interval between pulses should be τ1≥t2 u . At reception in the interval t1 and the signal block in the range of τ1 between pulses produce optimum for the first pulse (compatible with the first pulse) filtering the interval t2 and the signal is blocked and the interval τ2 produce optimal for the second pulse (agreed with the second pulse) filtering . With this processing, the echo signals from the first pulse can practically be detected only on the interval τ1, where they are processed with their own matched filter. In this case, the echo signals from the second pulse practically do not affect, because they come from a very long range corresponding to a delay T i.p * N l , where N l is the number of rays and are suppressed by a compression filter that is not consistent with them.

Эхо-сигналы от второго импульса могут обнаруживаться только на интервале τ2, где их обрабатывают «своим» согласованным фильтром, т.к. на этом интервале сигналы от первого импульса малы по мощности и подавляются фильтром сжатия, не согласованным с ними.Echo signals from the second pulse can be detected only in the interval τ2, where they are processed with their own matched filter, because on this interval, the signals from the first pulse are small in power and are suppressed by a compression filter that is not consistent with them.

Согласно описанному выше, в предлагаемом пачечном многолучевом способе с каждого направления αj (j=1, 2…Nл) на прием получают пачку эхо-сигналов с параметрами, указанными в табл. 1. В этой же таблице, для сравнения, показаны параметры эхо-сигналов в эквивалентных по темпу обзора Nл однолучевых пачках, имеющих те же направления α1, α2, …α, но меньшую длительность, равную Тпачпач.п/Nл. Такие пачки имеют место при использовании способа, взятого за прототип.According to the above, in the proposed burst multipath method from each direction α j (j = 1, 2 ... Nl), a packet of echo signals with the parameters specified in Table 1 is received at the reception. 1. The same table, for comparison, shows the parameters of the echo signals in the equivalent pace of review N l single-beam packets having the same directions α1, α2, ... α Nl , but a shorter duration equal to T pack = T pack . p / Nl. Such packs occur when using the method taken as a prototype.

Согласно табл. 1, а также фиг. 2 и фиг. 3 можно произвести сравнения предлагаемого пачечного многолучевого способа с эквивалентными по скорости зондирования Nл однолучевыми пачками прототипа по следующим основным показателям [5].According to the table. 1 as well as FIG. 2 and FIG. 3, it is possible to compare the proposed burst multipath method with equivalent single-beam bundles of the prototype equivalent in sounding speed Nl according to the following main indicators [5].

1) При использовании предлагаемого пачечного многолучевого способа время когерентного накопления сигнала от цели (длительность пачки Тпач), в Nл раз больше, чем в эквивалентных по скорости зондирования однолучевых пачках прототипа. Это главное преимущество предлагаемого многолучевого способа.1) When using the method proposed burst multipath coherent accumulation time of the signal from the target (T Pace burst duration) in N l times greater than the equivalent single beam for sensing the speed packs prototype. This is the main advantage of the proposed multipath method.

2) При использовании предлагаемого пачечного многолучевого способа разрешение по скорости, равное δV=λ/(2Tпач), где λ - длина волны РЛС в Nл раз лучше (δV меньше) чем в эквивалентных по скорости зондирования однолучевых пачках прототипа.2) When using the proposed burst multipath method, a speed resolution equal to δV = λ / (2T pack ), where λ is the radar wavelength is N l times better (δV less) than in the single-beam prototype packets equivalent in sounding speed.

Figure 00000003
Figure 00000003

3) При использовании предлагаемого пачечного многолучевого способа дальность обнаружения, равная R=m⋅(Tпач/Q)1/4, где m - коэффициент пропорциональности, такая же, как в эквивалентных по скорости обзора однолучевых пачках прототипа.3) When using the proposed burst multipath method, the detection range equal to R = m⋅ ( Tpach / Q) 1/4 , where m is the proportionality coefficient, is the same as in the single-beam prototype packets equivalent in speed of view.

4) Период неоднозначности по скорости, равный ΔV=λ/(2Ти), при использовании предлагаемого пачечного многолучевого способа в Nл раз меньше, чем в эквивалентных по скорости зондирования однолучевых пачках прототипа. Для малоскоростных целей типа БПЛА этот недостаток не является существенным, т.к. их скорость все равно измеряется однозначно. Для более скоростных целей этот недостаток также не является принципиальным, т.к. для них разрешение неоднозначности по скорости в многолучевом режиме может производиться по известному методу [5], с использованием посылок завязки с другим периодом импульсов.4) The period of ambiguity in speed, equal to ΔV = λ / (2T and ), when using the proposed burst multipath method, is N l times less than in equivalent single-beam bundles of the prototype. For low-speed targets such as UAVs, this drawback is not significant, because their speed is still measured unambiguously. For faster goals, this drawback is also not fundamental, because for them, the resolution of the ambiguity in speed in the multipath mode can be carried out according to the well-known method [5], using the premise of ties with a different pulse period.

5) При использовании предлагаемого пачечного многолучевого способа помехи от целей, расположенных вне однозначной дальности, могут поступать только с «(Nл+1)-вого хода развертки»., а в эквивалентных однолучевых пачках уже начиная со второго «хода развертки». Соответственно подавление таких помех в пачечном многолучевом режиме будет, как минимум в (Nл 4) раз, больше, чем эквивалентных по скорости обзора однолучевых пачках, и практически их влияние будет не сказываться.5) When using the proposed burst multipath method, interference from targets located outside the unique range can come only from the “(Nl + 1) -th sweep stroke.”, And in equivalent single-beam bursts already starting from the second “sweep stroke”. Correspondingly, the suppression of such interference in the burst multipath mode will be at least (N l 4 ) times greater than the equivalent one-beam bursts with the same scanning speed, and their effect will practically not be affected.

6) При использовании предлагаемого пачечного многолучевого способа дальность ΔR=c*Ти.п/2 равна максимально возможной (инструментальной) дальности работы РЛС, а в эквивалентных по скорости обзора однолучевых пачках дальность ΔR равна периоду неоднозначности по дальности и при этом инструментальная дальность может быть больше. Для малозаметных целей, для которых предназначается изобретение, этот недостаток не является существенным т.к. дальность их обнаружения все равно меньше, чем дальность ΔR. С другой стороны, принципиальное ограничение дальности одним периодом неоднозначности во многих случаях можно рассматривать как уникальное преимущество пачечного многолучевого метода, позволяющее в данном режиме по одной пачке однозначно измерять дальность цели и практически исключить помехи, возникающих при отражении сигналов от участков поверхности, расположенных за пределами однозначного определения дальности, в том числе помехи из-за явления сверхрефракции, характерные для надводных целей.6) When using the proposed burst multipath method, the range ΔR = c * T i.p / 2 is equal to the maximum possible (instrumental) range of the radar, and in equivalent single-beam bursts, the range ΔR is equal to the period of ambiguity in range and the instrumental range may to be bigger. For subtle purposes for which the invention is intended, this drawback is not significant since their detection range is still less than the ΔR range. On the other hand, the fundamental limitation of the range by one period of ambiguity can in many cases be considered as a unique advantage of the burst multipath method, which makes it possible to unambiguously measure the target range by one burst in this mode and practically eliminate interference arising from the reflection of signals from surface areas located outside the unique determination of range, including interference due to the phenomenon of super-refraction, characteristic of surface targets.

7) Все Nп направлений обзоров в одной пачке при предлагаемом пачечном многолучевом способе могут быть любые, как и в эквивалентных однолучевых пачках. Однако этим свойством не обладает, взятая за аналог многолучевая РЛС с активной ФАР.7) All N p directions of reviews in one bundle with the proposed burst multipath method can be any, as in equivalent single-beam bundles. However, this property does not possess, taken as an analogue, a multi-beam radar with an active PAR.

С другой стороны, с помощью предлагаемого пачечного многолучевого способа может быть в Nл раз увеличена скорость обзора пространства при сохранением длительности пачки, т.е достигнут третий, из указанных выше результатов. В случае появления большого потока целей и ложных объектов, требующих дополнительных лучей для завязки и автосопровождения целей, переходы на многолучевую посылку позволят сохранить общее время цикла обзора заданного пространства. Пачки при предлагаемом многолучевом способе и равные им по длительности однолучевые пачки имеют одинаковое разрешение по скорости и могут конвейерно обрабатываться при любом их чередовании. Однако, при этом дальность обнаружения целей в многолучевой пачке в

Figure 00000004
раз меньше, чем в равной ей по длительности однолучевой, что должно быть учтено в алгоритме управления. Например, при Nл=2 в 2 раза увеличится скорость обзора пространства, но при этом на 19% уменьшится дальность обнаружения и инструментальная дальность будет соответствовать только одному периоду импульсов передатчика Ти.п.On the other hand, by using the proposed method multipath burst can be increased N times l viewing space velocity during preservation burst duration, ie the third made from the above results. In the event of a large flow of targets and false objects requiring additional rays for tying and auto tracking of targets, transitions to a multipath package will save the total viewing cycle time of a given space. The bursts with the proposed multi-beam method and equal in duration single-beam bursts have the same speed resolution and can be conveyed by any alternation. However, in this case, the detection range of targets in a multipath packet in
Figure 00000004
times less than in equal one-beam durations, which should be taken into account in the control algorithm. For example, when N l = 2, the speed of the survey of space will increase by 2 times, but at the same time, the detection range will decrease and the instrumental range will correspond to only one period of the transmitter pulses T etc.

Таким образом, все перечисленные выше положительные технические результаты предлагаемого метода достигнуты.Thus, all the above positive technical results of the proposed method have been achieved.

Пример 1 конкретного использования способа.Example 1 specific use of the method.

Рассмотрим использование предлагаемого пачечного многолучевого способа для получения в импульсно-доплеровской РЛС пассивной ФАР Nл=5 лучей. Параметры РЛС следующие: длина волны λ=10 см; число фазовращателей ФАР Nф=500; скважность зондирующих импульсов Qп=10; период зондирующих импульсов Ти.п=100 мкс; ширина канала дальности d=10 м; число точек вычислителя БПФ - NБПФ=128.Consider the use of the proposed burst multipath method to obtain a passive headlamp N l = 5 rays in a pulse-Doppler radar. The radar parameters are as follows: wavelength λ = 10 cm; the number of phase shifters, PAR N f = 500; the duty cycle of the probe pulses Q p = 10; the period of the probe pulses T i.p = 100 μs; range channel width d = 10 m; the number of points of the FFT calculator - N FFT = 128.

Структура и временная диаграмма работы РЛС приведены на фиг. 1 и фиг. 3. Каждая пачка начинается выдачей синхронизатором в СУЛ импульса начала пачки С7. Длительность многолучевой пачки и соответственно период импульсов С7 составляет Тпач.п=Nип⋅Ти=640*0,1=64 мс, где Nип=Nл*NБПФ=5*128=640 - число зондирующих импульсов в многолучевой пачке. В течение (n-1)-й многолучевой пачки от ЦВС РЛС в СУЛ по последовательному интерфейсу поступают данные по Nл=5 направлениям α1n, α2n…α5n, по которым в следующей n-ной пачке должны быть выставлены лучи. Каждое направление луча α представляется его азимутом и углом места. После приема данных в СУЛ для каждого из Nл=5 направлений по известным зависимостям [5, С. 613] вычисляют в виде Мф-разрядного кода фазы всех Nф фазовращателей ϕij)[n], где j=1, 2…5 - номер направления луча, i=1, 2…Nф - номер фазовращателя; n - номер многолучевой пачки. Вычисления должны закончить до начала n-ной пачки и их результаты сохраняют в ОЗУ.The structure and timing diagram of the radar are shown in FIG. 1 and FIG. 3. Each pack begins with the issuance by the synchronizer in the control system of the pulse of the beginning of the pack C7. The duration of the multipath burst and, accordingly, the period of pulses C7 is T burst n = N un ⋅T and = 640 * 0.1 = 64 ms, where N un = N l * N FFT = 5 * 128 = 640 is the number of probe pulses in the multipath a pack. During the (n-1) -th multi-beam burst from the radar central control center to the SUL via the serial interface, data are received for Nl = 5 directions α1 n , α2 n ... α5 n , in which rays should be exposed in the next n-th burst. Each direction of the ray α is represented by its azimuth and elevation angle. Upon receiving the data for each of JFM Nl = 5 directions from the known relationships [5, pp 613] was calculated as M ^ -bit code phase shifters of all N f φ i (α j) [n ], where j = 1, 2 ... 5 - the number of the direction of the beam, i = 1, 2 ... N f - the number of the phase shifter; n is the number of multipath packets. The calculations must be completed before the start of the nth pack and their results are stored in RAM.

Передача вычисленных фаз в соответствующие фазовращатели для n-ной пачки начинают сразу после окончания последнего зондирующего импульса предыдущей (n-1) пачки, поступившего после синхроимпульса начала пачки С7. Далее в течение каждого периода зондирующих импульсов n-ной пачки фазы ϕij)[n], соответствующие очередному j-тому направлению луча, передают из ОЗУ СУЛ в сдвиговые регистры каждого из i=1, 2…Nф фазовращателей. Затем перед каждым зондирующим импульсом с помощью единого синхроимпульса С2 фазы всех фазовращателей переписывают из их сдвиговых регистров в параллельные регистры и подают на входы управления фазовращателей.The transfer of the calculated phases to the corresponding phase shifters for the nth burst begins immediately after the last probe pulse of the previous (n-1) burst arrives after the sync pulse of the beginning of burst C7. Then, during each period of the probe pulses of the nth burst of phase ϕ ij ) [n], corresponding to the next j-th direction of the beam, they are transferred from RAM SUL to the shift registers of each of i = 1, 2 ... N f phase shifters. Then, before each probing pulse, using a single clock pulse C2, the phases of all phase shifters are rewritten from their shift registers into parallel registers and fed to the control inputs of the phase shifters.

Запись данных в сдвиговые регистры всех фазовращателей должна длится не более времени Ти.п=100 мкс, равного периоду зондирующих импульсов на выходе передатчика 7. Для обеспечения этого требования эту запись можно производить параллельно в группы сдвиговых регистров.The data recording in the shift registers of all phase shifters should last no more than the time T and = 100 μs, which is equal to the period of the probe pulses at the output of the transmitter 7. To ensure this requirement, this record can be performed in parallel in the shift register groups.

Последовательность направлений j, для которых в очередном k-том (k=1, 2…Nип, Nип=640) периоде зондирующих импульсов многолучевой пачки производят описанную выше установку фаз в фазовращатели, следующая: j={1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5, …1, 2, 3, 4, 5.}, т.е. jk=(k-1)mod5+1.The sequence of directions j, for which, in the next k-th (k = 1, 2 ... N un , N un = 640) period of the probe pulses of the multipath burst, the phases are set to the phase shifters described above, as follows: j = {1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5, ... 1, 2, 3, 4, 5.}, i.e. j k = (k-1) mod5 +1.

Для обеспечения непрерывной работы СУЛ его вычислитель должен обеспечивать возможность приема данных от ЦВС и вычисление фаз n-ной пачки одновременно с, описанной выше, записью фаз в фазовращатели в каждом периоде зондирующих импульсов (n-1)-вой многолучевой пачки.To ensure continuous operation of the LMS, its calculator must provide the ability to receive data from the DAC and calculate the phases of the nth burst simultaneously with the recording of phases in the phase shifters in each period of the probe pulses of the (n-1) multibeam burst, as described above.

На выходе распределителя 11 эхо-сигналы каждого из j=1, 2…5 лучей, принимаемых в течение пачки, имеют период зондирующих импульсов Тии.п⋅Nл=100*5=500 мкс. число импульсов пачке Nил=Nип/Nл=640/5=128, длительность интервалов приема эхо-сигналов луча Ти.п=100 мкс.At the output of the distributor 11, the echo signals of each of j = 1, 2 ... 5 rays received during the burst have a period of probing pulses T and = T, and пN l = 100 * 5 = 500 μs. the number of pulses per burst N il = N ip / N l = 640/5 = 128, the duration of the intervals of reception of the beam echo T and ip = 100 μs.

После конца интервала приема эхо-сигнала по данному направлению, эхо-сигнал с большей дальности в обработку не попадает, т.к. приемный луч устанавливается в направление, отличное от направления соответствующего зондирующего луча. На указанных интервалах приема эхо-сигналов каждого луча выделяются отсчеты NR=Rмак/d=1500 каналов дальности, в соответствии с принятой шириной каналов дальности d. В каждом канале дальности каждого луча производится вычисление 128 точечного БПФ, доплеровская фильтрация помех и пороговое обнаружение цели.After the end of the interval of receiving an echo signal in a given direction, an echo signal from a greater range does not get into processing, because the receiving beam is set in a direction different from the direction of the corresponding probe beam. At the indicated intervals for receiving the echo signals of each beam, samples N R = R mak / d = 1500 range channels are allocated, in accordance with the accepted range channel width d. In each channel of the range of each beam, the calculation of 128 point FFT, Doppler interference filtering and threshold detection of the target.

Таким образом, в данном примере по предлагаемому способу многолучевого режима в течение пачки длительностью Тпач=12,8*5=64 мс получено Nл=5 лучей с произвольными направлениями, с периодом импульсов Ти=500 мкс, числом импульсов Nи=128, скважностью Qм=10⋅5=50, и длительностью импульсов tии.п/Q.п=10 мкс, со сложным сигналом, например с ЛЧМ. Минимальная дальность работы РЛС при этом будет Rмин=tи*c/2=1500 м, а максимальная Rмини.п*с/2=15 км. Период неоднозначности по скорости ΔV=λ/(2Ти)=100 м/с. При таком ΔV скорости всех современных БПЛА будет измеряться однозначно. Кроме того, будут обнаруживаться и почти все цели с большими скоростями, т.к. интервалы «слепых» скоростей, как будет показано ниже на фиг. 5, составляют всего примерно 2 м/с.Thus, in this example the proposed method multipath mode during burst duration T Pace = 12.8 * 5 = 64 ms, L = N received beams 5 with an arbitrary direction, with a period T and pulse = 500 microseconds, and pulse number N = 128, with a duty cycle Q m = 10⋅5 = 50, and a pulse duration of t and = T i.p / Q .n = 10 μs, with a complex signal, for example with chirp. The minimum range of the radar in this case will be R min = t and * c / 2 = 1500 m, and the maximum R min = T, etc. * s / 2 = 15 km. The period of ambiguity in speed is ΔV = λ / (2Т и ) = 100 m / s. With this ΔV, the speed of all modern UAVs will be measured unambiguously. In addition, almost all targets with high speeds will be detected, as intervals of "blind" speeds, as will be shown below in FIG. 5 are only about 2 m / s.

Как показано выше, по темпу обзора и дальности обнаружения полученный по предлагаемому способу пачечный многолучевой режим эквивалентен по скорости обзора Nл=5 однолучевым пачкам, в каждой из которых длительность Тпач=12,8 мс, период зондирующих импульсов Ти=100 мкс, число импульсов Nи=128 и скважность передачи и приема Qэ=10. Произведем сравнение работы РЛС по примеру 1 в пачечном многолучевом режиме и при использовании указанной эквивалентной однолучевой пачки для решения наиболее важной задачи изобретения - селекции на фоне пассивных помех малозаметной малоскоростной цели, например типа БПЛА, имеющей дальность обнаружения менее 15 км. Для этого на фиг. 5 в функции скорости приведены экспоненциальные модели энергетических спектров пассивных помех от земной поверхности, покрытой лесом, при слабом, среднем и сильном ветре [5. С 52], и квадраты АЧХ отдельных фильтров из наборов доплеровских фильтров: 5-го фильтра для полученной пачки многолучевого способа длительностью 64 мс и 3-го фильтра для эквивалентной ей однолучевой пачки длительностью 12,8 мс. Указанные наборы фильтров для обеих пачек вычислены с помощью БПФ при весовом взвешивании окном Дольфа-Чебышева с подавлением 70 дБ. Из фиг. 5 видно, что в пачечном многолучевом способе требуемое при среднем ветре, имеющем скорость 3 м/с, подавление пассивных помех 70 дБ может быть получено с допустимыми потерями сигнала 3 дБ при минимальной скорости цели 3,3 м/с, что соответствует характеристикам современных БПЛА. В отличие от этого, в эквивалентном однолучевом режиме, даже при минимальной скорости цели 9 м/с, подавление при среднем ветре составит только 55 дБ.. Кроме того, согласно фиг. 5 разрешение по скорости на уровне 3 дБ для многолучевого режима в Nл=(6,1/1,22)=5 раз меньше, чем в эквивалентном однолучевом. Отсюда видно существенное преимущество предлагаемого пачечного многолучевого метода перед прототипом при работе по малозаметной малоскоростной цели.As shown above, in terms of the viewing rate and detection range, the burst multipath mode obtained by the proposed method is equivalent in terms of the scanning speed N l = 5 to single-beam packets, in each of which the duration is Tpach = 12.8 ms, the period of the probe pulses T and = 100 μs, the number pulses N and = 128 and the duty cycle of the transmission and reception of Q e = 10. Let us compare the operation of the radar according to example 1 in the burst multipath mode and when using the indicated equivalent single-beam burst to solve the most important task of the invention - selection against the background of passive interference of an inconspicuous low-speed target, for example, a UAV type with a detection range of less than 15 km. For this, in FIG. 5 as a function of speed, exponential models of the energy spectra of passive interference from the earth's surface covered with forest are given in light, medium and strong winds [5. C 52], and the squares of the frequency response of individual filters from the sets of Doppler filters: the 5th filter for the resulting multibeam bundle with a duration of 64 ms and the 3rd filter for the equivalent single-beam packet with a duration of 12.8 ms. The indicated filter sets for both packs were calculated using the FFT with weighting by the Dolph-Chebyshev window with a suppression of 70 dB. From FIG. Figure 5 shows that in the burst multipath method, the suppression of passive interference of 70 dB required with an average wind having a speed of 3 m / s can be obtained with acceptable signal loss of 3 dB at a minimum target speed of 3.3 m / s, which corresponds to the characteristics of modern UAVs . In contrast, in the equivalent single-beam mode, even with a minimum target speed of 9 m / s, the average wind suppression will be only 55 dB. In addition, according to FIG. 5, the speed resolution is 3 dB for the multipath mode in N l = (6.1 / 1.22) = 5 times less than in the equivalent single-beam mode. This shows a significant advantage of the proposed burst multipath method over the prototype when working on an inconspicuous low-speed target.

Пример 2.Example 2

В РЛС по примеру 1 необходимо уменьшить минимальную дальность обнаружения с Rмин=1500 м до R*мин=30 м, при максимальной дальности R*мак=13,5 км.In the radar of example 1, it is necessary to reduce the minimum detection range from R min = 1500 m to R * min = 30 m, with a maximum range of R * pop = 13.5 km.

Для обеспечения этого на каждом периоде импульсов передатчика при установке очередного направления луча на прием и передачу должны излучатся 2 зондирующих сигнала, показанные на фиг. 4, первый простой импульс длительностью t1и=2R*мин/c=0,2 мкс и второй сложный ЛЧМ сигнал с длительностью t2и=10 мкс, с девиацией частоты ±2,5 МГц. Временной интервал между импульсами τ1=t2и=10 мкс. Временной интервал τ2=100-10=90 мкс, что обеспечивает требуемую максимальную дальность R*мак=c*τ2/2=13,5 км. От дальности R*мин=30 м до дальности R1=τ1*c/2=1500 м дальность измеряется на выходе оптимального (согласованного) для первого импульса фильтра, а от дальности R1=1500 м до R*мак=13,5 км дальность измеряется на выходе оптимального (согласованного) для второго импульса фильтра. При этом выполняется необходимое энергетическое условие

Figure 00000005
To ensure this, at each period of the transmitter pulses, when setting the next direction of the beam to receive and transmit, 2 probing signals, shown in FIG. 4, the first simple pulse with a duration of t1 and = 2R * min / s = 0.2 μs and the second complex LFM signal with a duration of t2 and = 10 μs, with a frequency deviation of ± 2.5 MHz. The time interval between pulses is τ1 = t2 and = 10 μs. The time interval τ2 = 100-10 = 90 microseconds, which provides the required maximum range poppy R * = c * τ2 / 2 = 13.5 km. From the range R * min = 30 m to the range R1 = τ1 * c / 2 = 1500 m, the range is measured at the output of the optimal (matched) filter for the first pulse, and from the range R1 = 1500 m to R * max = 13.5 km, the range measured at the output of the optimal (matched) for the second filter pulse. In this case, the necessary energy condition is satisfied
Figure 00000005

На фиг. 6 показан результат оптимальной фильтрации двух эхо-сигналов от цели, расположенной на интервале τ2 на фиг. 4. Фильтрация производилась согласованным со вторым импульсом фильтром и временным окном Гаусса с параметром 2,5.In FIG. 6 shows the result of optimal filtering of two echo signals from a target located on the interval τ2 in FIG. 4. Filtering was carried out by a filter consistent with the second pulse and a Gaussian time window with a parameter of 2.5.

Из фиг. 6 видно, что подавление эхо-сигналов «не своими» согласованными фильтрами составляет 25 дБ. Отсюда, на интервале τ1 ложный сигнал от второго импульса имеет общее подавление больше, чем 25+40log(Tи/τ1)=93 дБ, что практически исключает его обнаружение. На интервале τ2 обнаружитель должен выделять засечки от истинного сжатого эхо-сигнала от второго импульса и исключать засечки от его боковиков, поэтому, тем более, такой обнаружитель не пропустит ложный сигнал от эхо-сигнала первого импульса с уровнем еще на 10 дБ меньше, чем уровень боковиков.From FIG. 6 it is seen that the suppression of echoes "not their own" matched filters is 25 dB. Hence, on the interval τ1, the false signal from the second pulse has a total suppression of more than 25 + 40log (T and / τ1) = 93 dB, which virtually eliminates its detection. In the interval τ2, the detector must extract serifs from the true compressed echo signal from the second pulse and exclude serifs from its sidewalls, therefore, moreover, such a detector will not miss the false signal from the echo signal of the first pulse with a level another 10 dB less than the level sidewalls.

Пример 3.Example 3

При использовании пачечного многолучевого способа обзора необходимо дополнительно учитывать 2 фактора: конечность времени готовности фазовращателей ФАР tф и возможную нестабильность параметров фазовращателей, соответствующих одному направлению луча, из-за промежуточных переключений кодов фаз между импульсами пачки.When using the burst multipath review method, it is necessary to take into account 2 additional factors: the finiteness of the AFR phase shifters availability time t f and the possible instability of the phase shifter parameters corresponding to one beam direction due to intermediate phase code switching between burst pulses.

Типичное время готовности современного дискретного фазовращателя S-диапазона tф=2 мкс, из-за чего аппаратная дальность РЛС уменьшается всего на 300 м.The typical availability time of a modern discrete S-band phase shifter is t f = 2 μs, which is why the radar hardware range decreases by only 300 m.

Указанная нестабильность параметров фазовращателей приводит к случайным, от импульса к импульсу, изменениям ДНА, что дает дополнительный шум РЛС, СКО которого можно оценить по формуле [5, С. 628]:The indicated instability of the phase shifter parameters leads to random, from pulse to pulse, changes in the BOTTOM, which gives additional radar noise, the standard deviation of which can be estimated by the formula [5, C. 628]:

Figure 00000006
Figure 00000006

где δϕ и δA - максимальные допуск на нестабильности фазы и коэффициента передачи (потерь) фазовращателя; Nфв - число фазовращателей ФАР. Например, при Nфв=500 для получения допустимых шумов сwhere δ ϕ and δ A are the maximum tolerance on the instability of the phase and the transfer coefficient (loss) of the phase shifter; N fv - the number of phase shifters PAR. For example, at N fv = 500 to obtain allowable noise with

σфв=10-7=-70 дБ требуются допуски δϕ=0,015≈1° и δА=0,015≈0,13 дБ, что реально достижимо.σ fv = 10 -7 = -70 dB, tolerances δ ϕ = 0.015≈1 ° and δ A = 0.015≈0.13 dB are required, which is achievable.

В результате сравнения предлагаемого способа не только с прототипом и наиболее близкими аналогами, но и с другими техническими решениями в данной области техники, по мнению заявителя и авторов, заявляемый радиолокационный способ обнаружения малозаметных целей в импульсно-доплеровской РЛС с ФАР обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для объектов подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения. Также заявляемый способ, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки. Приведенные выше примеры использования предлагаемого способа показывают соответствие его критериям «промышленной применяемости» и эффективности. Кроме того, в перспективе предложенная в изобретении межимпульсная коммутация направлений лучей в пачке может найти и другие полезные применения.As a result of comparing the proposed method not only with the prototype and the closest analogs, but also with other technical solutions in this technical field, according to the applicant and the authors, the claimed radar method for detecting inconspicuous targets in a pulse-Doppler radar with a PAR has a combination of essential features, not known from the prior art for objects of this purpose, which allows us to conclude that the criterion of "novelty" for the invention. Also, the claimed method, according to the applicant and the authors, meets the criterion of "inventive step", because for specialists, it does not explicitly follow from the prior art, i.e. not known from available sources of scientific, technical and patent information at the filing date. The above examples of the use of the proposed method show its compliance with the criteria of "industrial applicability" and effectiveness. In addition, in the future, the inter-pulse switching of the directions of the rays proposed in the invention may find other useful applications.

Источники информации, принятые при составлении описания изобретенияSources of information adopted in the preparation of the description of the invention

1. Способ обнаружения малозаметных беспилотных летательных аппаратов. Патент RU 2534217 С1 (2013 г). МПК G01S 13/04 (2006/01).1. A method for detecting stealth unmanned aerial vehicles. Patent RU 2534217 C1 (2013). IPC G01S 13/04 (2006/01).

2. Аненков А.Е. и др. К вопросу о наблюдении малоразмерных беспилотных летательных аппаратов. Труды МАИ. Вып. 91. С 2-18.2. Anenkov A.E. and others. On the observation of small unmanned aerial vehicles. Proceedings of the Moscow Aviation Institute. Vol. 91. C 2-18.

3. Синави А.И. и др. Управление формой диаграммы направленности в антенных системах с электронным управлением лучом. Антенны. 2005 №2(93), С 27-32.3. Sinawi A.I. et al. Control of the shape of the radiation pattern in antenna systems with electronic beam control. Antennas 2005 No. 2 (93), C 27-32.

4. Многолучевые радиолокаторы в составе охранных комплексов. Антитеррор. Под ред. И.К. Антонова. М: Радиотехника 2017 С. 23.4. Multipath radars as part of security systems. Anti-terror. Ed. I.K. Antonova. M: Radio engineering 2017 S. 23.

5. Справочник по радиолокации. Под ред. М.И. Сколника. М: Техносфера 2014. Т1.5. Reference radar. Ed. M.I. Skolnik. M: Technosphere 2014. T1.

6. Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. М.: «Радио и связь», 1986. С. 98.6. Bakulev P.A., Stepin V.M. Methods and devices for moving targets selection. M .: "Radio and communications", 1986. S. 98.

Claims (2)

1. Радиолокационный способ обнаружения малозаметных целей в импульсно-доплеровской радиолокационной станции (РЛС) с фазированной антенной решеткой (ФАР), в котором с помощью передатчика и системы управления лучом ФАР осуществляют передачу зондирующих импульсов, а с помощью одноканальных, последовательно соединенных приемника, аналого-цифрового преобразователя, преобразователя эхо-сигнала на видеочастоту, оптимального фильтра, распределителя отсчетов эхо-сигналов по отдельным каналам и системы селекции движущихся целей осуществляют обнаружение движущихся целей, отличающийся тем, что с помощью системы управления лучом ФАР в течение пачки зондирующих импульсов перед каждым зондирующим импульсом с циклом, равным числу образующихся в течение пачки лучей, меняют направления передаваемых и принимаемых лучей ФАР, распределителем отсчетов эхо-сигналов на видеочастоте распределяют отсчеты как по каналам лучей, в соответствии с направлением лучей в данном периоде зондирующих импульсов, так и по каналам дальности в каждом из каналов лучей, системой селекции движущихся целей, имеющей число каналов, равное произведению числа лучей на число каналов дальности, производят обнаружение движущихся целей и устанавливают при этом период импульсов передатчика, соответствующим инструментальной дальности РЛС.1. A radar method for detecting inconspicuous targets in a pulse-Doppler radar station (radar) with a phased array (PAR), in which, using a transmitter and a beam control system, PAR, transmit sounding pulses, and using a single-channel, series-connected receiver, analog- a digital converter, an echo-to-video converter, an optimal filter, an echo-signal distributor for individual channels, and moving target selection systems detection of moving targets, characterized in that, using the PAR control beam system, during the burst of probe pulses before each probe pulse with a cycle equal to the number of beams generated during the burst, the direction of the transmitted and received PA beam is changed, the echo signal distributor is distributed on the video frequency readings both on the ray channels, in accordance with the direction of the rays in a given period of the probe pulses, and on the distance channels in each of the ray channels, by the moving target selection system d, having the number of channels equal to the product of the number of rays by the number of range channels, detect moving targets and set the pulse period of the transmitter corresponding to the instrumental range of the radar. 2. Радиолокационный способ обнаружения малозаметных целей в импульсно-доплеровской РЛС с ФАР по п. 1, отличающийся тем, что при одном направлении передающих и приемных лучей зондирующий импульс разбивают на два зондирующих импульса, первый из которых простой, малой длительности, соответствующей заданной минимальной дальности цели и требуемому разрешению по дальности, второй импульс - сложный, большой длительности, соответствующей заданной максимальной дальности обнаружения цели и требуемому разрешению по дальности, устанавливают интервал между зондирующими импульсами больше или равным длительности второго импульса, при этом при приеме на интервале между зондирующими импульсами производят оптимальную для первого импульса обработку эхо-сигнала, а на интервале после второго импульса до конца периода производят оптимальную для второго импульса обработку эхо-сигнала и по результатам обработки обнаруживают движущуюся цель.2. The radar method for detecting inconspicuous targets in a pulse-Doppler radar with a PAR according to claim 1, characterized in that for one direction of the transmitting and receiving beams, the probe pulse is divided into two probe pulses, the first of which is simple, short in duration, corresponding to a given minimum range the target and the required resolution in range, the second pulse is a complex, long duration corresponding to a given maximum detection range of the target and the required resolution in range, set inter the shaft between the probe pulses is greater than or equal to the duration of the second pulse, while when receiving in the interval between the probe pulses, the echo signal is processed optimally for the first pulse, and in the interval after the second pulse until the end of the period, the echo signal is processed optimally for the second pulse and the processing results detect a moving target.
RU2019104178A 2019-02-14 2019-02-14 Radar method of detecting low-visibility targets in pulse-doppler radar station with paa RU2711115C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104178A RU2711115C1 (en) 2019-02-14 2019-02-14 Radar method of detecting low-visibility targets in pulse-doppler radar station with paa

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104178A RU2711115C1 (en) 2019-02-14 2019-02-14 Radar method of detecting low-visibility targets in pulse-doppler radar station with paa

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2711115C1 true RU2711115C1 (en) 2020-01-15

Family

ID=69171586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019104178A RU2711115C1 (en) 2019-02-14 2019-02-14 Radar method of detecting low-visibility targets in pulse-doppler radar station with paa

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2711115C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747504C1 (en) * 2020-10-28 2021-05-06 Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения Method of forming and processing a radar signal at pulse-doppler radio stations
RU2765272C1 (en) * 2021-02-04 2022-01-27 Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles
US11987355B2 (en) 2021-06-09 2024-05-21 Raytheon Company Method and flexible apparatus permitting advanced radar signal processing, tracking, and classification/identification design and evaluation using single unmanned air surveillance (UAS) device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5923285A (en) * 1998-03-30 1999-07-13 Lockheed Martin Corporation Low bandwidth digital radar video distribution system
WO2006133268A2 (en) * 2005-06-06 2006-12-14 Signal Labs, Inc. System and method for detection and discrimination of targets in the presence of interference
RU119470U1 (en) * 2011-02-28 2012-08-20 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "СПЕЦ-РАДИО" DEVICE FOR DIRECTORATION OF LOW-PRICE RADAR STATIONS
RU2528391C1 (en) * 2013-05-13 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Method of searching for low-signature mobile objects
RU2534222C1 (en) * 2013-05-13 2014-11-27 Открытое акционерное общество "Конструкторсоке бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Nearly invisible moving objects detection method
CN107688176A (en) * 2017-07-05 2018-02-13 博睿泰克科技(宁波)有限公司 A kind of stealthy target device and method
RU2669702C2 (en) * 2016-04-18 2018-10-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВПО ВА ВКО) Radar method for detecting and determining parameters of movement of low-attitude and low-visibility objects in decameter range of waves

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5923285A (en) * 1998-03-30 1999-07-13 Lockheed Martin Corporation Low bandwidth digital radar video distribution system
WO2006133268A2 (en) * 2005-06-06 2006-12-14 Signal Labs, Inc. System and method for detection and discrimination of targets in the presence of interference
RU119470U1 (en) * 2011-02-28 2012-08-20 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "СПЕЦ-РАДИО" DEVICE FOR DIRECTORATION OF LOW-PRICE RADAR STATIONS
RU2528391C1 (en) * 2013-05-13 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Method of searching for low-signature mobile objects
RU2534222C1 (en) * 2013-05-13 2014-11-27 Открытое акционерное общество "Конструкторсоке бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Nearly invisible moving objects detection method
RU2669702C2 (en) * 2016-04-18 2018-10-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВПО ВА ВКО) Radar method for detecting and determining parameters of movement of low-attitude and low-visibility objects in decameter range of waves
CN107688176A (en) * 2017-07-05 2018-02-13 博睿泰克科技(宁波)有限公司 A kind of stealthy target device and method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Справочник по радиолокации. Под ред. СКОЛНИКА М.И., Москва, Техносфера, 2014, т.1, с.186. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747504C1 (en) * 2020-10-28 2021-05-06 Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения Method of forming and processing a radar signal at pulse-doppler radio stations
RU2765272C1 (en) * 2021-02-04 2022-01-27 Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles
US11987355B2 (en) 2021-06-09 2024-05-21 Raytheon Company Method and flexible apparatus permitting advanced radar signal processing, tracking, and classification/identification design and evaluation using single unmanned air surveillance (UAS) device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2956795B1 (en) Multiple-swath stripmap sar imaging
EP0446678B1 (en) Polystatic correlating radar
US5900833A (en) Imaging radar suitable for material penetration
US7626536B1 (en) Non-scanning radar for detecting and tracking targets
RU2711115C1 (en) Radar method of detecting low-visibility targets in pulse-doppler radar station with paa
EP2778712B1 (en) Real aperture radar system for use on board a satellite and for maritime surveillance applications
Hussain et al. Displaced phase center antenna processing for airborne phased array radar
WO2016110842A1 (en) Short-ragne obstacle detection radar using stepped frequency pulse train
Samczyński et al. Trial results on bistatic passive radar using non-cooperative pulse radar as illuminator of opportunity
RU2402034C1 (en) Radar technique for determining angular position of target and device for realising said method
RU2315332C1 (en) Radiolocation station
Le Chevalier Space-time transmission and coding for airborne radars
Skolnik et al. An ultrawideband microwave-radar conceptual design
US4897660A (en) Structure resonant radar detection apparatus and method
RU2724116C1 (en) Method for operation of a pulse-doppler onboard radar station of a fighter, when the main lobe of antenna pattern is exposed with drfm-type interference
Liu et al. Collision avoidance radar system for the bullet train: implementation and first results
RU2741057C1 (en) Method of radar recognition of classes of aerospace objects for a multi-band spaced apart radar system with phased antenna arrays
WO1997041449A1 (en) Material penetrating imaging radar
WO2021042482A1 (en) Method for designing transmitted waveform parameter under mimo system
Ryzhikov et al. Selection of Pulse Repetition Frequency in Radar for Flight Prediction to Detect Flight Trajectories of Small Aircraft and Unmanned Aerial Vehicles at Low Altitudes
WO1986007467A1 (en) Multibeam surveillance radar
Abratkiewicz et al. Passive Radar Using a Non-Cooperative Over-the-Horizon Radar as an Illuminator-First Results
RU2769970C1 (en) Method for polarimetric selection of decoy aerial targets
RU2786678C1 (en) Method for determining the speed and direction of movement of ground objects by an onboard radar station with an antenna array
Zou et al. Research on scan-GMTI technology of airborne MIMO radar based on STAP