7.4. Примеры адаптивных систем СДЦ

В последнее время осуществлены многочисленные разработки обнаружителей движущихся целей, учитывающие такие особенности работы систем, как негауссовость помех, наличие одновременных отражений от гидрометеоров и поверхности и др. Например, в [98] описана адаптивная система со стабилизацией уровня ложных тревог (рис. 7.18).

Рис. 7.18

Регистр сдвига РС1 записывает уровень отраженных сигналов и помех в ячейки дальности с последующим усреднением значений ячеек в районе, прилегающем к ячейке с целью. Порог Т₁ формируется умножением сред него значения уровня помехи на коэффициенты К₂ и К₃.

Величина К₂ извлекается из ПЗУ. на основании сигнала счетчика ложной тревоги на регистре РС2, который функционирует следующим образом. Умножением на коэффициент К₁ формируется порог Т₂ для амплитудного компаратора АК2. На второй вход компаратора подается сигнал с ячейки РС1, в которой заведомо имеется только сигнал помехи. При превышении помехой порога Т₂ вырабатывается единица, при непревышении - нуль, которые и записываются в регистр РС2, а затем считываются сумматором. Величина К₃ выбирается, чтобы обеспечить заданную вероятность ложной тревоги при обнаружении на фоне шума с рэлеевским распределением амплитуды. Порог Т₁ вводится в амплитудный компаратор АК1, где осуществляется обнаружение сигнала цели со средней ячейки РС1.

Было выяснено, что при записи в РС1 сигналов целей и помех возникают потери. Например, при превышении сигнала над помехой в 10 дБ и записи этих сигналов в 10% ячеек РС1 возникают потери в 2 дБ 183). С помощью логики вырезания сигналов из входных реализаций при записи в РС1 можно этих потерь избежать (рис. 7.19).

Рис. 7.19

На входе в ячейки РС1 ставится ячейка обнаружения, на выходе которой стоит устройство логики вырезания сигналов (ЛВ), работающее таким образом, что по сигналу обнаружения цели (превышения в АК порога Т₁) срабатывает на закрывание ключ К1 и на открывание ключ К2. Поэтому сигнал цели не проходит в ячейку записи и туда записывается через К2 средний уровень помехи Инвертор (ИНВ) обеспечивает переворот сигнала с +1 на -1 для запирания ключа К1.

В [84] описана система СДЦ с введением в логику адаптивной системы со стабилизацией ложных тревог и регулировкой чувствительности (ослабления) мер по уменьшению потерь из-за маскировки цели гидрометеорами и по понижению уровня ложных тревог из-за неподавленных отражений от поверхности в присутствии гидрометеоров (рис. 7.20). Блок фазовых детекторов выдает две квадратурные составляющие на устройство управления чувствительностью, которое осуществляет ослабление входных сигналов ступенями в 6 дБ по сигналам управления системы, состоящей из арифметического устройства (АУ), логики управления и памяти управления чувствительностью. В основу работы системы положено изменение чувствительности или ослабления входных сигналов в зависимости от результата сравнения уровня сигнала в настоящий момент и прогнозируемого уровня сигнала в следующий момент времени.

Рис. 7.20

Арифметическое устройство, устройство умножения и память на три периода повторения составляют трехкратную систему подавления (ЧПВ) помех, эквивалентные схемы которой показаны на рис. 7.21, а и б. Стабилизатор уровня ложных тревог, обеспечивающий лучшую работу системы при одновременном появлении отражений от поверхности и гидрометеоров, показан на рис. 7.22. На входе и выходе системы стоят логарифмический и экспоненциальный преобразователи. Цель подразумевается расположен ной в ячейках регистра, больших или равных х, и находя среднее значение величины помехи по логарифму величины сигналов с выхода системы СДЦ в верхнем регистре РС2 и по величине сигнала управления чувствительностью в нижнем регистре РС3, мы исключаем подавление сигнала в ячейке обнаружения остатками сигналов гидрометеоров. В то же время использование для усреднения сигналов управления чувствительностью и коррекция в связи с этим входных сигналов РС2 предотвращают увеличение вероятности ложных тревог из-за недокомпенсации смеси сигналов поверхности и гидрометеоров.

Рис. 7.21

Рис. 7.22

В [86] описаны РЛС фирмы "Селения" для сопровождения низколетящих целей на дальностях до 50 км с использованием импульсно-доплеровского режима излучения коротких импульсов с высокой частотой повторения при сопровождении целей и импульсов с фазокодовой модуляцией при обнаружении целей. РЛС построены по истинно когерентной схеме с передатчиком на твердотельном задающем генераторе и мощном усилителе на ЛБВ. Приемник многоканальный, обслуживающий моноимпульсную антенную систему. При обработке сигналов используются аналоговые - устройства на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и приборах с зарядовой связью (ПЗС), а также цифровая техника на микропроцессорах. В станции предусмотрена адаптация к помеховой обстановке. На рис. 7.23 показана структурная схема приемника РЛС. Трехканальный УПЧ с регулировкой усиления предназначен для усиления сигналов суммарного (2) и двух разностных каналов.

Рис. 7.23

В выходных каскадах предусмотрены фильтры сжатия фазокодированных сигналов на ПАВ. Используется 13-значный код Баркера. Обнаружение целей производится с помощью канала, подключенного перед ПАВ суммарного канала, при этом предусмотрена линия задержки, компенсирующая задержки в фильтрах ПАВ. С помощью двух фазовых детекторов в каждом из четырех каналов формируются квадратурные составляющие для последующей обработки информации. Опорным сигналом служит сигнал когерентного гетеродина (КГ) с внесенной фазовой поправкой на скорость движения пассивных помех. Поправка вводится с помощью блока компенсации движения помех (КДП), приближенная структура которого показана на рис. 7.24.

На два смесителя квадратурных каналов через жесткий ограничитель подаются сигнал с линии задержки канала обнаружения U_c(t) = cos [ω₀t + φ_д(t) + φ₀] и опорный сигнал КГ, пропущенный через управляемый фазовращатель (УФВ) U_кг(t) = cos φ_оп(t). На входе ФД с учетом сложения квадратурных составляющих однополосных смесителей и задержки сигналов на период повторения в линиях задержки будут составляющие:

Рис. 7.24

На выходе фазового детектора формируется напряжение, пропорциональное разности фаз сигнала:

Для устранения цикличной зависимости сигнала от фазы используются линейный участок дискриминационной характеристики в пределах ±22,5° и ограничитель на выходе фазового детектора с последующим регулированием чувствительности (рис. 7.24). Для усреднения полученных значений включается интегратор. При текущих значениях f_опТ_п получается усиление в петле регулирования K, однако и f_оп, и Т_п в процессе работы меняются из-за изменения несущей частоты и вобуляции частоты повторения. Поэтому для стабилизации обратной связи и обеспечения устойчивости интегрирование осуществляется всегда в одних и тех же условиях с помощью делителя и умножителя до и после интегратора, а также используется деление и умножение выходного напряжения фазового детектора на величину K/K₀, где К₀ - коэффициент усиления петли для средней частоты повторения и частоты регулирования. Накопитель (НАК) производит накопление сигналов и управление фазовращателем. Выходное напряжение служит для приемника опорным.

Квадратурные сигналы в канале обнаружения (рис. 7.23) поступают на трехкратную систему ЧПКЗ, выполненную на ПЗС и обеспечивающую коэффициент подавления отражений от земной и морской поверхности 40 дБ и от гидрометеоров 32 дБ. Далее сигналы вновь преобразуются на промежуточную частоту, ограничиваются и сжимаются фильтрами ПАВ. На фазовых детекторах вновь формируются квадратурные составляющие, которые за тем с помощью 6-разрядного АЦП переводятся в цифровой код. Из цифровых последовательностей с помощью ДО выделяется огибающая. Пороговые устройства ПУ1 и ПУ2 обеспечивают совместно с устройством логики обнаружения постоянство уровня ложных тревог с адаптацией порогов и обнаружение по одному из критериев. В частности, при использовании фазокодовой модуляции с ограничением перед ПАВ можно применять фиксированный первый порог с последующим накоплением и адаптивным ПУ2. При коротких импульсах осуществляется адаптация первого порога обнаружения. Накопитель и адаптивное ПУ2 применяются для борьбы с нескомпенсированными остатками, принятыми по боковым лепесткам антенны.

Приемник обеспечивает вероятность правильного обнаружения 0,8 при вероятности ложных тревог 10^-6. Со провождение осуществляется после СВФ и управляемого хронизатором (ХР) переключателя (ПР). Быстродействие этих схем, равное 64 МГц, обеспечивает сопровождение двух разнесенных целей одновременно. С помощью 12-разрядного АЦП и трехкратной цифровой ЧПКЗ подавляются пассивные помехи в 64 анализируемых элементах дальности. После этого в программируемом блоке сопровождения формируются сигналы сопровождения целей по дальности и углам и сигналы регулировки усиления. Моноимпульсные разностные каналы имеют динамический диапазон 65 дБ, требуют наличия эффективной АРУ и 12-разрядных АЦП. Устройства сопровождения и программируемый блок выполнены на микропроцессорах с быстродействием 4 млн. операций в секунду.