Некоторые методы скоростной селекции

Группа способов борьбы с пассивными помехами, базирующаяся на скоростных различиях движения объектов различного типа. Информация о радиальной скорости движения объектов содержится в отраженном сигнале в виде частоты Доплера (F_д). Определение F_д обеспечивается по результатам спектрального анализа сигналов когерентного канала приемника.

В РЛС более предпочтительным является параллельный (по всем элементам разрешения) анализ, который может проводиться с помощью схемы, представленной на рис. 4.141.

Другим способом реализации скоростной селекции являются схемы разностно-фазовой режекции, а так же разностно-временные фильтры с использованием вобуляции периода следования импульсов запуска. Структурная схема адаптивного режекторного фильтра с перекрестными связями предоставлена на рис.4.142. Алгоритм работы фильтра основан на вычислении междупериодного изменения фазы отраженного сигнала. Оценка междупериодного изменения фазы формируется с помощью вычислителя разности фаз и является управляющим воздействием фазовращателей, при действии которого фаза сигнала на входах сумматора меняется таким образом, что выходной сигнал отсутствует. Если разность фаз Dj > Dj_п порогового, сигнал на выходе фильтра будет выделяться. Dj_п пороговое выбирается из условия попадания в зону режекции малоскоростных объектов.

Разностно-временные схемы селекции предполагают оценку изменения доплеровской частоты за время DТ = Т₁–Т₂ (Т_{1 ,} Т₂ – периоды следования вобулированной последовательности импульсов запуска) с последующим бланкированием сигналов, изменение доплеровской частоты которых меньше порогового ( F F_д DТ £ F F_{д пор.}DТ ).

Во всех названных случаях бланкированию подвергаются и сигналы реальных воздушных объектов, изменение доплеровской частоты которых меньше выбранного порога.

Режекция пассивных помех может осуществляться с использованием критерийной обработки РЛИ с выходов фильтров, выделяющих доплеровскую частоту эхо-сигналов, при «пачечной» вобуляции периодов повторения импульсов запуска РЛС. При этом порог обнаружения по частоте Доплера формируется с учетом смещения максимумов амплитудно-частотной характеристики фильтров при вобуляции частоты повторения (n частот повторения по N импульсов в каждой пачке). Анализ сигналов проводится в каждом элементе разрешения по дальности с помощью М фильтров. В течение каждой пачки анализируется выходной эффект каждого фильтра. Сигналы от целей с малой скоростью движения дают примерно одинаковый отклик в одноименных фильтрах при всех п частотах повторения, в то время как отклики сигналов от целей с большей скоростью на выходе фильтров значительно отличаются на разных частотах повторения. Принятие решения об исключении из дальнейшей обработки сигналов, доплеровская частота которых меньше порогового значения, может быть проведена по двум направлениям.

Первое направление предполагает проверку наличия сигналов на выходе фильтров для каждой частоты повторения и выполнения критерия K из m (присутствие сигналов в одноименных фильтрах K раз из m при всех п частотах повторения). При выполнении критерия сигнал из дальнейшей обработки исключается.

Во втором случае отклики фильтров запоминаются на время анализа (это время соответствует длительности вобулированной последовательности импульсов запуска n×N×T_n), суммируются и сравниваются с порогом. Структурная схема фильтра по такому алгоритму работы приведена на рис.4.143. Для сигналов с малой частотой Доплера при всех частотах повторения максимальный выходной отклик будет иметь место в одном фильтре.

Суммирование реализуется таким образом, что суммарный результат возрастает только в том случае, если суммируются отклики различных фильтров. Для случая, когда выходной отклик есть только в одном фильтре (F_д мала), суммарный результат равен величине этого отклика. При увеличении F_д максимальные отклики будут появляться на выходах различных фильтров и суммарный результат возрастает.

Лучшими характеристиками скоростной селекции обладают алгоритмы с использованием адаптивной решетчатой фильтрации эхо-сигналов, представляющие собой адаптивные системы междупериодной обработки эхо-сигналов на основе оценивания корреляционной матрицы помех по принимаемым реализациям.

Широко известный в настоящее время класс адаптивных систем обработки на основе автокомпенсаторов пассивных помех в условиях нестационарных дискретных пассивных помех малоэффективен. Это связано с тем, что установившийся режим работы практически не достигается и возникают нескомпенсированные кромки, обусловленные нестационарностью дискретных пассивных помех по дальности.

Для повышения эффективности адаптивной обработки сигналов необходимо усреднение по времени проводить на ограниченном интервале, не превышающем временной интервал нестационарности и использовать усреднение по реализациям. В случае равенства интервала стационарности импульсному объему усреднение по времени неприемлемо и обработка осуществляется за счет усреднения по пачке сигналов.

Адаптивный решетчатый фильтр является достаточно простой реализацией соответствующих устройств обработки. При этом по М–мерной выборке оценивается М частных коэффициентов корреляции (при оценивании корреляционной матрицы помех или ей обратной оценивается М²/2 параметров), что обеспечивает более высокую скорость адаптации.

На рис.4.144 приведена схема двухкратной симметричной компенсации с повторным обелением. Оценка весов проводилась адаптивным решетчатым фильтром по импульсам из одного элемента дальности.

Межобзорная обработка может быть использована при наличии цифровых систем СДЦ, реализующих алгоритм дискретного преобразования Фурье (ДПФ) и блоков памяти для хранения сигналов за цикл обзора.

При абсолютных скоростях движения мешающих объектов, лежащих в диапазоне скоростей реальных целей, за время одного обзора, объект изменит свое положение на значительную величину, и его эхо-сигналы компенсироваться не будут. Сигналы от неподвижных и малоскоростных объектов будут скомпенсированы.

Устройства межобзорной обработки могут строиться с проведением предварительной пороговой обработки на основе анализа межобзорной амплитудной корреляции. Примером устройства, реализующего этот алгоритм, является устройство, структурная схема которого представлена на рис.4.145.

Амплитудный анализатор–коррелятор обеспечивает сопоставление амплитуд сигналов в соседних обзорах, в каждом из элементарных участков, на которые разбита зона обнаружения РЛС. В случае неподвижных или малоскоростных объектов степень корреляции амплитуд сигналов будет достаточно велика, и на выход решающего устройства такие сигналы не проходят. В решающем устройстве осуществляется пороговая обработка входной информации. От величины порога зависит степень компенсации.

Наибольшей эффективностью подавления ДПП на основе скоростной селекции обладают устройства адаптивной решетчатой фильтрации. Коэффициент подавления в этих устройствах достигает 35 дБ.