5.6 Радиолокационное распознавание
В общем плане развитие радиоэлектронной техники следует рассматривать исходя из перспектив модернизации средств и сил воздушного нападения стран, со стороны которых возможно применение силовых методов, а также концептуальных направлений развития радиолокационной системы.
Расширение комплекса задач решаемых радиолокационной системой выдвигает ряд дополнительных требований к средствам радиолокации. К таким требованиям относятся:
сигнальное и траекторное распознавание с требуемым качеством классов, а в перспективе и типов воздушных объектов;
получение информации о бортовых (рейсовых) номерах трассовых заявочных самолетов;
получение по каналу вторичной радиолокации и выдачу информации в органы ЕС УВД (о высоте воздушных объектов с точностью не хуже 40 м).
Реализация таких требований позволит получить дополнительную информацию на средствах радиолокации, которую обычно называют некоординатной информацией. К ней относится:
состав групповой цели;
класс обнаруженных воздушных объектов;
признаки общего и ндивидуального опознавания;
признаки «Бедствие», «Тревога»;
дополнительная информация о своих воздушных объектах: барометрическая высота, индивидуальный номер, запас топлива и боекомплекта и др.
Для получения некоординатной информации используются специальные процедуры и специальная аппаратура.
5.6.1 Классификация методов и показателей качества радиолокационного распознавания
Радиолокационное распознавание – это получение радиолокационных характеристик различных объектов, выбор информативных и устойчивых признаков и принятие решения о принадлежности этих объектов к тому или иному классу (типу).
Необходимость распознавания обусловлена следующими факторами.
1. В условиях ограниченных возможностей средств поражения учет информации распознавания при целераспределении – назначение средств поражения на наиболее опасные воздушные объекты, например, стратегический бомбардировщик; предотвращение боевого воздействия по ловушкам, имитирующих стратегический бомбардировщик по ЭОП.
2. Различные средства поражения работают по различным классам целей, поэтому необходимо распределение классов целей по средствам поражения.
По степени убывания потенциальной опасности классы целей распределяются следующим образом: СА, ВКП, самолет РЭБ, самолет РУК и ДРЛО, ТА, БЦ, СКР, КР, ДПЛА, вертолет, самолет связи и ретрансляции, легкие ДПЛА, ракета-ловушка.
Информация о радиолокационных характеристиках объектов может быть получена методами как активной, так и пассивной радиолокации.
При активной радиолокации определение радиолокационных характеристик объектов основано на отражении радиоволн от объектов (на вторичном излучении объектов).
При пассивной радиолокации может использоваться естественное радиоизлучение целей (это радиотеплолокация), либо радиоизлучение бортовых источников радиосигналов и помех (преднамеренных и непреднамеренных).
Радиолокационными характеристиками объектов при активной радиолокации являются: эффективная площадь рассеяния (ЭПР), спектральные и временные характеристики отраженных от цели сигналов, содержащие информацию о форме цели, размерах, модуляции, вызванной вращением турбин, винтов, а также поляризационные характеристики сигналов, отраженных от воздушных объектов.
Рассмотрим классификацию методов распознавания.
Широко используемый в литературе подход предполагает классификацию методов распознавания в зависимости от вида используемой радиолокационной информации. Этот подход позволяет систематизировать методы и устройства распознавания, применяемые как при активной, так и пассивной радиолокации.
По указанному признаку методы распознавания классифицируются (рис.5.33):
по сигнальным признакам;
по естественному радиоизлучению воздушных объектов;
по траекторным характеристикам;
по комплексным характеристикам целей.
Рис.5.33. Методы распознавания радиолокационных целей
К сигнальным признакам относятся:
интенсивность принимаемых сигналов на одной или разных частотах, т.е. величина ЭОП целей;
флюктуация ЭОП, а также спектр флюктуаций ЭОП;
импульсная характеристика цели, а также ее передаточная характеристика, полученная путем Фурье – преобразования импульсной характеристики либо излучения серии дискретных сигналов со спектром частот от 0 до 7 (на практике число дискретных частот выбирают порядка 10);
собственные резонансы цели (измеряют фазовые сдвиги, вносимые целью при ее облучении двумя когерентными гармоническими сигналами кратных частот);
поляризационные характеристики отраженных одночастотных и многочастотных сигналов;
структуры сжатого широкополосного сигнала, представляющего собой одномерное радиолокационное изображение цели (радиолокационный портрет);
характеристики « турбинной « модуляции и др.
К естественному радиоизлучению воздушных объектов относятся: излучения РЛС управления оружием, РЛС обеспечения безопасности полетов, станций помех и др. Распознавание по помеховым излучениям возможно в связи с тем, что форма помеховых сигналов является устойчивой и зависит от типа генераторных и усилительных приборов, элементов антенно-фидерного тракта и т.д.
К траекторным признакам относятся:
абсолютные значения скорости и курс воздушного объекта;
высота полета и скорость полета воздушных объектов;
маневренные характеристики сопровождаемых объектов.
Алгоритмы (процедуры) распознавания могут использовать в качестве исходных данных либо сигнальные признаки, либо естественное радиоизлучение воздушных объектов, либо все названные признаки (комплексные характеристики целей).
Широко также применяется классификация методов распознавания в зависимости от типа зондирующих сигналов, используемых в РЛС (рис.5.34):
по узкополосным сигналам;
по многочастотным сигналам;
по широкополосным сигналам;
по сверхширокополосным сигналам.
Рис.5.34. Классификация методов распознавания в зависимости от типа зондирующих сигналов используемых в РЛС
Такая классификация позволяет систематизировать методы и устройства радиолокационного распознавания, применяемых при активной радиолокации.
Показатели качества радиолокационного распознавания целей. Основными показателями качества распознавания по аналогии с:
показателями качества обнаружения являются следующие условные вероятности:
вероятность правильного распознавания цели к-го класса Dк;
вероятность ложного нераспознавания цели к-го класса Dк;
вероятность ложного распознавания цели к-го класса Fк;
вероятность правильного нераспознавания цели к-го класса Fк;
Правильное распознавание состоит в принятии решения об истинности к-ой гипотезы при наличии цели к-го класса. Правильное распознавание аналогично по сути вероятности правильного обнаружения. Для других показателей качества распознавания также аналогичны соответствующие показатели обнаружения, т.е. справедливы равенства
Dк + Dк = 1, Fк + Fк = 1.
Другими словами, правильное распознавание и ложное нераспознавание, а также ложное распознавание и правильное нераспознавание составляют полную группу событий.
Рассмотрим методику выбора порога при распознавании и оценки вероятности правильного распознавания.