Обеспечение помехопостановки и помехозащиты технических устройств (стр. 4 из 6)

При обнаружении цели определяется доплеровская частота цели по номеру доплеровского фильтра и рассчитывается скорость цели:

Практически вместо СФОИ лучше использовать усилитель промежуточной частоты (УПЧ), параметры которого согласованны с параметрами сигнала, а узкополосные доплеровские фильтры выполнить в виде блока цифровой обработки, включающего память на всю пачку и обработку на основе быстрого преобразования Фурье (БПФ). Тогда согласованный фильтр имеет структуру, представленную на рис. 23.

Стробирование по дальности выполняется в стробирующих каскадах, подключенных к выходу УПЧ, на которые подаются временные стробы длительностью τ_и. Количество стробирующих каскадов равно m.

Обработка по частоте Доплера в каждом временном канале производится на видеочастоте, в двух квадратурных каналах, где с помощью фазовых детекторов (ФД) полезная информация из фазы переходит в амплитуду. Для цифровой обработки необходимо информацию с выхода ФД преобразовать в цифровые коды, что выполняется с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП).

Блок, обозначенный как БПФ, включает память на всю пачку отраженных импульсов и обработку в виде БПФ.

На выходе БПФ образуется n частотных каналов, где n- число импульсов в пачке, отраженной от цели. Полоса пропускания каждого доплеровского фильтра в этом случае будет:

В БПФ производится когерентное накопление сигнала y(t).Объединение квадратурных каналов производится в блоке объединения квадратур (БОК), причем объединение производится для каждого частотного канала. Обнаружение полезного сигнала происходит на выходах многоканального (n каналов) порогового устройства (ПУ). Дальнейшая обработка в виде фиксации обнаружения и измерения параметров цели производится в блоке определения параметров сигнала (БОПС).

Величина порогового сигнала q на выходе когерентного накопителя:

Где q_вх– отношение напряжения полезного сигнала (u_свх) к среднеквадратическому значению шума (σ_швх) на входе устройства обработки.

Структура фильтра, представленного на рис. 23, реально в цифровом виде выполняется на одном АЦП и спецпроцессоре с одним БПФ. Многоканальность по времени реализуется за счет разбиения по временным тактам работы АЦП и БПФ.

На рис. 24 приведены спектры соседних гармоник, отраженных от пассивных помех, от цели и с учетом частотной характеристики согласованного фильтра, выполненного в виде многоканального доплеровского фильтра, показанного на рис. 22 для режима ВЧП.

Аналогичный спектр на рис. 25 представлен при выполнении многоканального доплеровского фильтра в виде БПФ, структурная схема которого показана на рис. 23.

Особенность обработки, показанной на рис. 24, состоит в том, что доплеровские фильтры расположены в зоне спектра, свободного от пассивной помехи. При изменении скорости носителя РЛС меняется положение точек f₀±F_дmах, что приводит к изменению зоны спектра, свободного от пассивных помех. В этом случае для перекрытия всей зоны спектра, где может находиться полезный сигнал, следует производить адаптивную привязку начала гребенки доплеровских фильтров к скорости носителя РЛС (к точкеf₀±F_дmах).

В случае использования БПФ (рис. 25) по ширине спектра пассивных помех F_дmах рассчитывают количество частотных каналов БПФ, в которых находится помеха, и эти каналы в обнаружении полезного сигнала не участвуют. Из всего анализа можно сделать вывод, что схема рис. 23 хоть и сложнее схемы рис. 22, но обеспечивает лучшие результаты, так как учитывает изменение скорости носителя РЛС (для избавления от пассивной помехи выберу эту схему).

В техническом задании также указана активная помеха (АП) – уводящая по скорости. Такой тип помех используется для обеспечения срыва автосопровождения цели по координатам (дальности, скорости). В отличие от помех типа ложная цель, уводящие помехи динамически изменяют свои параметры, т.е. принимая сигнал от РЛС, они преднамеренно изменяют в нем какой-либо параметр (вносят дополнительную задержку, изменяют фазу и др.), после чего переизлучают его в направлении станции, тем самым, обеспечивается автозахват ложной цели и ее сопровождение. Бороться с такой помехой можно, с помощью следующего алгоритма:

скоростно-пороговый алгоритм заключается в следующем:

Если равенство выполняется, то параметры дальности R и скорости V согласованы и идет сопровождение цели. Если не выполняется, то это уводящая помеха. Иначе говоря, зная, что скорость есть первая производная от дальности, сравнивая оценку с вычисленной скоростью можно сделать вывод о наличии или отсутствии помехи.

,где

Если ΔV=10км/ч – это ложная цель и нужно снять ее с сопровождения. Реализация данного метода будет показана на структурной схеме БРЛС ниже.

Расчет параметров помехопостановщика

Общей задачей применения активной помехи, в нашем случае является сокрытие объекта в некоторой области пространства, уменьшение зоны видимости подавляемой РЛС, уменьшении вероятности правильного обнаружения подавляемой РЛС.

Существует несколько способов реализации такой помехи:

- усиление исходного шумового сигнала;

- формирование активной помехи из самого полезного сигнала.

Остановимся на рассмотрении второго способа.

При постановке активной помехи возможны две ситуации:

- передатчик активных помех расположен непосредственно на прикрываемом объекте (самоприкрытие).

- постановщик активных помех расположен в вынесенной точке пространства.

Остановимся на рассмотрении первой ситуации.

Наиболее перспективной схемой постановщика активных помех, является схема с применением фазированных антенных решёток (ФАР). ФАР позволяет сконцентрировать энергию в узком луче и направить его на подавляемые РЭС, за счёт фазирования удаётся довести мощность излучения до величины:

Выбранный вариант схемы представлен на Рис.26.

Мощность передатчика активных помех должна соответствовать приблизительно 10% от мощности передатчика подавляемой РЛС. Таким образом мощность передатчика активных помех будет составлять 500 Вт. Коэффициент усиления антенны передатчика активных помех будет равен 100. Необходимо иметь ввиду что частота на которой ставится активная помеха должна соответствовать частоте на которой работает РЛС. Иными словами спектр помехи должен соответствовать полосе пропускания приёмника РЛС, рассогласование этих параметров будет приводить к неэффективности такой помехи.

Защита от активной помехи

Несмотря на общую высокую эффективность применения активной шумовой помехи (АШП), существенный недостаток при использовании состоит в том, что их легко обнаружить. Это ставит в уязвимое положение ПАП, а также позволяет применить различные меры борьбы с помехами:

- работа РЛС в короткий промежуток времени;

- смена несущих частот (если РЛС многочастотная);

- использование сложных сигналов;

- использование длительного когерентного накопления.

Но все эти вышеуказанные методы либо приводят к неудобству работы РЛС, либо к изначальному проектированию РЛС с возможностью таких режимов работы. Одним из перспективнейших методов борьбы с АШП является адаптивных антенных решёток.

Оптимальную обработку сигналов в решётках можно рассматривать как задачу оптимальной фильтрации, основной целью которой является улучшение приёма или обнаружения полезного сигнала, когда наряду с ним присутствуют помехи. При этом полезный сигнал может иметь один или несколько неопределённых параметров (таких как пространственное положение его источника, энергия и начальная фаза сигнала), которые необходимо оценить.

Поскольку любая многоэлементная антенная решётка может использоваться для осуществления пространственной фильтрации или, что то же самое угловой селекции, то первоначальный подход к решению проблемы сводился к получению требуемых ДН с нулями в направлении источников помех с помощью весового суммирования сигналов отдельных элементов решётки.

При более общем подходе к проблеме обнаружения сигнала на форму ДН не накладывается каких-либо ограничений. Структура процессора для обработки сигналов решётки обусловлена выбранным критерием оптимальности и получается в результате математического решения рассматриваемой задачи. При это операция формирования ДН становится частью алгоритма оптимальной обработки сигналов, хотя такая операция и не была задана в самом начале. Полученное устройство обработки (процессор) будет настолько близко к оптимальному, насколько используемые математические модели соответствуют действительным условиям работы системы.

При использовании большинства известных критериев эффективности оптимальные решения (оптимальные весовые векторы) тесно связаны между собой. Наиболее известным оптимальным решением для линейной антенной решётки с числом элементов n является n-мерный вектор комплексных весовых коэффициентов: