РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ	(19) RU (11) 2 772 973 (13) C1
	(51) МПК G01S 13/76 (2006.01) G01S 13/78 (2006.01) (52) СПК G01S 13/78 (2022.02) G01S 13/76 (2022.02) G01S 13/765 (2022.02) G01S 13/767 (2022.02) G01S 13/34 (2022.02) G01S 13/341 (2022.02) G01S 13/347 (2022.02)

Статус:	действует (последнее изменение статуса: 10.06.2022)
Пошлина:	Установленный срок для уплаты пошлины за 3 год: с 29.09.2022 по 28.09.2023. При уплате пошлины за 3 год в дополнительный 6-месячный срок с 29.09.2023 по 28.03.2024 размер пошлины увеличивается на 50%.

(21)(22) Заявка: 2021128325, 28.09.2021 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 28.09.2021 Дата регистрации: 30.05.2022 Приоритет(ы): (22) Дата подачи заявки: 28.09.2021 (45) Опубликовано: 30.05.2022 Бюл. № 16 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 2006232463 A1, 19.10.2006. RU 2688899 C2, 23.05.2019. RU 2536832 C1, 27.12.2014. RU 2726937 C2, 17.07.2020. RU 2698579 C1, 28.08.2019. RU 2013149235 A, 10.05.2015. KR 101426863 B1, 06.08.2014. GB 1171751 A, 26.11.1969. EP 0429568 A1, 05.06.1991. Адрес для переписки: 214012, г. Смоленск, ул. Ново-Ленинградская, 10, АО "НИИ СТТ", Власенковой А.А., Тимофеевой Н.С.

(72) Автор(ы): Лихачев Владимир Павлович (RU), Павлюк Александр Анатольевич (RU), Тимофеева Наталия Сергеевна (RU) (73) Патентообладатель(и): Акционерное общество "Научно-исследовательский институт современных телекоммуникационных технологий" (RU)

(54) СПОСОБ ОПОЗНАВАНИЯ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для опознавания объектов, таких как беспилотные летательные аппараты и другие робототехнические комплексы.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу (прототипом) является способ опознавания объектов в импульсной автономной радиолокационной системе с активным ответом, описанный в учебном пособии: Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. Учебное пособие для вузов. М., изд-во «Советское радио», 1970, стр. 560, стр. 315-321, основанный на формировании кодированных запросных сигналов и их излучении в направлении опознаваемого объекта, приеме и декодировании запросных сигналов опознаваемым объектом, выявлении соответствия установленному коду, формировании кодированных ответных сигналов и их излучении в направлении объекта запроса, приеме и декодировании ответных сигналов объектом запроса и принятии решения об опознавании объекта.

Основными недостатками прототипа являются низкая скрытность сигналов опознавания и снижение вероятности обнаружения запросных и ответных сигналов и, как следствие, вероятности опознавания, обусловленные влиянием эффекта Доплера при взаимном сближении или удалении запросчика и ответчика.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение скрытности сигналов опознавания при одновременном сохранении вероятности их обнаружения в запросчике и в ответчике, и устранение негативного влияния эффекта Доплера на вероятность опознавания объектов, за счет автокорреляционной обработки кодированных широкополосных линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) сигналов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе опознавания объектов в импульсной автономной радиолокационной системе с активным ответом, заключающемся в формировании кодированных запросных сигналов и их излучении в направлении опознаваемого объекта, приеме и декодировании запросных сигналов опознаваемым объектом, выявлении соответствия установленному коду, формировании кодированных ответных сигналов и их излучении в направлении объекта запроса, приеме и декодировании ответных сигналов объектом запроса и принятии решения об опознавании объекта, согласно предлагаемому изобретению дополнительно кодирование запросных сигналов осуществляется линейно-частотной модуляцией, по меньшей мере, на двух различных скоростях изменения внутриимпульсной частоты, сигналы запроса в ответчике принимают автокорреляционным приемником, фильтруют, задерживают на заданное время из предустановленного дискретного набора временных задержек, перемножают на собственные задержанные копии, получают амплитудно-частотные спектры (АЧС) сигналов на разностных частотах, по значению которых определяют кодовую последовательность запросного сигнала, кодирование, формирование, излучение и прием которого осуществляется по такому же принципу.

За счет широкополосной линейно-частотной модуляции происходит снижение радиотехнической заметности запросных и ответных сигналов, и повышение скрытности работы системы в целом, а за счет автокорреляционной обработки принятых сигналов происходит устранение негативного влияния эффекта Доплера на вероятность опознавания объектов.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно генератором ЛЧМ импульсов формируется импульсная последовательность запросного сигнала, в которой для различных передаваемых символов кода запроса используется различная скорость изменения внутриимпульсной частоты μ_i, где I≥2 - количество различных значений, принимаемых символами кодовой последовательности.

Формируемые импульсы можно описать формулой

где U_0i - амплитуда i-го сигнала, τ_иi - длительность i-го импульса, w₀ - начальная циклическая частота ЛЧМ сигнала.

Объектом ответа осуществляется автокорреляционный прием последовательности ЛЧМ импульсов с предустановленным дискретным набором временных задержек. Принятый сигнал поступает на вход полосового фильтра высоких частот (ФВЧ) с полосой пропускания Δƒ_ВЧ, которая может быть задана, например, предельной шириной спектра сигнала в заданном частотном диапазоне мониторинга [Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник / под ред. Я.Д. Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007. - с. 297].

Задержанная в автокорреляционном приемнике копия сигнала будет иметь вид:

где U_прi - амплитуда i-го принятого сигнала, τ_зk≥1/Δƒ_вч - время задержки автокорреляционного приемника, K - количество различных временных задержек автокорреляционных приемников (АКП), для запросчика и ответчика число K может различаться, Δƒ_вч - полоса пропускания ФВЧ на входе АКП, согласованная с шириной спектра ЛЧМ сигналов опознавания, ƒ_Д - изменение частоты за счет эффекта Доплера, n_ш - внутренний шум приемника.

На выходе смесителя автокорреляционного приемника с помощью фильтра низких частот и N=I×K полосовых фильтров нижних частот (ФНЧ) с шириной полосы пропускания выделяется разностная составляющая АЧС сигнала:

где w_pik=2πμ_iτ_зk - разностные частоты, ϕ_k = (w₀+2πƒ_Д)τ_зk - начальная фаза разностных частот, n_шс - шум на выходе смесителя.

Для сигналов на выходе ФНЧ получают амплитудно-частотные спектры, по максимальным значениям которых и последовательности их поступления блок принятия решения определяет кодовую последовательность запросного сигнала.

Декодирующее устройство ответчика извлекает информационное сообщение из полученной кодовой последовательности и передает его на блок управления объекта, в котором формируется ответное сообщение, которое с помощью кодирующего устройства преобразуется в кодовую последовательность. Формирование, прием и обработка ответного сигнала осуществляется аналогичным образом.

Далее информация о принадлежности объекта от декодирующего устройства передается на устройство отображения информации.

При поступлении на вход автокорреляционного приемника ЛЧМ сигналов с шириной спектра Δƒ_вч отношение сигнал/шум на его выходе [Бакут П.А. Вопросы статистической теории радиолокации. - М.: «Советское радио», 1963. - с. 230-233]:

где q_вх - отношение сигнал/шум на входе автокорреляционного приемника.

Таким образом, использование ЛЧМ сигналов с длительностью τ_иi для передачи запроса и ответа, и их автокорреляционного приема, позволяет снизить требуемую импульсную мощность передаваемых сигналов при сохранении постоянной их энергии Э_и=P_иiτ_иi=const, за счет чего происходит снижение их радиотехнической заметности (вероятность их правильного обнаружения средствами радиотехнической разведки) и повышение скрытности системы опознавания в целом, при одновременном сохранении постоянной вероятность обнаружения сигналов опознавания в запросчике и в ответчике Э_и=const.

Так как частота разностного сигнала Sp_ik (t) зависит только от скорости изменения внутриимпульсной частоты μ_i и времени задержки τ_зk в автокорреляционном приемнике, исключается влияние эффекта Доплера на вероятность обнаружения сигналов опознавания в запросчике и в ответчике.

Этим достигается указанный в изобретении результат.

Структурная схема системы опознавания приведена на фиг. 1, где обозначено: 1 - синхронизатор; 2.1, 2.2 - кодирующие устройства; 3.1, 3.2 - генераторы ЛЧМ импульсов; 4.1, 4.2 - усилители мощности; 5.1, 5.2 - антенные переключатели; 6.1, 6.2 - полосовые ФВЧ; 7.1, 7.2 - линии задержки; 8.1, 8.2 - смесители; 9.1, 9.2 - ФНЧ; 10.1.1-10.1.N 10.2.1-10.2.N, - полосовые фильтры разностных частот, 11.1, 11.2 - блоки принятия решения, 12.1, 12.2 - декодирующие устройства, 13 - устройства отображения информации, 14 - блок управления объекта опознавания.

Синхронизатор 1 предназначен для сопряжения запросчика с радиолокационной станцией, кодирующие устройства 2.1, 2.2 предназначены для формирования I-ичной (I≥2) кодовой последовательности, генераторы ЛЧМ импульсов 3.1, 3.2 формируют последовательность ЛЧМ импульсов, в которой у n-го импульса скорость перестройки внутриимпульсной частоты μ_i соответствует значению n-го символа входящей I-ичной (I≥2) кодовой последовательности. Полосовые фильтры 10.1.1-10.1.N, 10.2.1-10.2.N настроены на значения разностных частот, соответствующих комбинациям разных скоростей перестройки внутриимпульсной частоты ЛЧМ сигналов и времени их задержки. Блоки принятия решения 11.1, 11.2 предназначены для сравнения АЧС на выходах полосовых фильтров 10.1.1-10.1.N, 10.2.1-10.2.N и принятия решения о наличии ЛЧМ импульса с заданной скоростью перестройки внутриимпульсной частоты и определения символов принимаемой кодовой последовательности. Декодирующие устройства 12.1, 12.2 предназначены для извлечения информационного сообщения из принятой кодовой последовательности. Устройство отображения информации 13 предназначено для отображения полученного информационного сообщения о принадлежности объекта в удобном для оператора виде. Блок управления объекта 14 предназначен для формирования сообщений, содержащих информацию о принадлежности объекта опознавания.

Предлагаемый способ практически применим, так как для его реализации могут быть использованы стандартные радиоэлектронные устройства и средства. Например, полосовые фильтры 6.1, 6.2 могут быть реализованы как волновые аналоговые фильтры; полосовые фильтры 10.1.1-10.1.N, 10.2.1-10.2.N могут быть реализованы как фильтры на поверхностных акустических волнах или фильтры на резонаторах [Улахович Д.А. Основы теории линейных электрических цепей: Учеб. пособие. - СПб.: БХВ-Петербург, 2009. - с. 586-603, 746-780]. Блоки принятия решения 11.1, 11.2 можно реализовать в аналоговом виде на основе набора логических элементов И, НЕ, или в цифровом виде с использованием микроконтроллера.

Формула изобретения

Способ опознавания объектов на основе кодированных сигналов, заключающийся в формировании кодированных запросных сигналов и их излучении в направлении опознаваемого объекта, приеме и декодировании запросных сигналов опознаваемым объектом, выявлении соответствия установленному коду, формировании кодированных ответных сигналов и их излучении в направлении объекта запроса, приеме и декодировании ответных сигналов объектом запроса и принятии решения об опознавании объекта, отличающийся тем, что кодирование запросных сигналов осуществляется линейно-частотной модуляцией, по меньшей мере, на двух различных скоростях изменения внутриимпульсной частоты, сигналы запроса в ответчике принимают автокорреляционным приемником, фильтруют, задерживают на заданное время из предустановленного дискретного набора временных задержек, перемножают на собственные задержанные копии, получают амплитудно-частотные спектры сигналов на разностных частотах, по значению которых определяют кодовую последовательность запросного сигнала, кодирование, формирование, излучение и прием ответного сигнала осуществляется по такому же принципу.