RU2799866C1

RU2799866C1 - Radar method for detecting unmanned aerial vehicles

Info

Publication number: RU2799866C1
Application number: RU2022124808A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Геннадьевич Митрофанов; Андрей Васильевич Вицукаев; Алена Алексеевна Кудрявцева; Дмитрий Александрович Поисов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2023-07-12

Abstract

FIELD: radar detection.

SUBSTANCE: methods for radar detection of airborne objects (AO) and, in particular, to methods for detecting unmanned aerial vehicles (UAV) with low radar visibility. In the claimed method, in addition to an active ground-based radar location station (RLS), several detection UAVs (DUAVs) are additionally used, placing them in adjacent narrow azimuth detection sectors. The elevation position of the direction pattern lobes for different UAVs is chosen differently and direction finding at attacking angles is supplemented by lateral direction finding by neighboring DUAVs from angles close toπ/2. At the same time, a wider azimuth sector (WAS) of UAV detection is made up of several adjacent narrow azimuth sectors (NAS). The wide azimuth sector at the same time covers all directions of possible unauthorized UAV approach. To do this, one DUAV is placed in each UAV detection. In WAS, the angular velocity of rotation of the antenna of the active detection radar is reduced and the pulse repetition frequency of this RLS is increased. When the main lobe passes through the active radar pattern of the s-th UAV, it detects UAVs using the s-th DUAV. At the same time, all other (S-1) DUAVs are also used to detect UAVs in the s-th UAV from the lateral directions during the period when the lobe of the active radar detects the s-th UAV. The elevation positions of the direction pattern lobes for each of the indicated (S-1) DUAVs are different and partially overlap each other in elevation.

EFFECT: creation of a UAV detection method that provides higher detection characteristics in the absence of reliable information about the approach direction and flight altitude of the detected unmanned aerial vehicles.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к методам радиолокационного обнаружения воздушных объектов (ВО) и в частности - к методам обнаружения беспилотных летательных аппаратов (БЛА) с малой радиолокационной заметностью.The invention relates to methods for radar detection of air objects (VO) and in particular to methods for detecting unmanned aerial vehicles (UAVs) with low radar visibility.

Известен типовой способ обнаружения воздушных объектов, в том числе и БЛА, заключающийся в излучении в пространство с помощью активной радиолокационной станции (РЛС) импульсных зондирующих сигналов, отражении их от ВО, приеме отраженных сигналов антенной системой РЛС, фильтрации отраженных сигналов по частоте для выделения отражений от движущихся ВО на фоне отражений от неподвижных местных предметов, сравнении отфильтрованных отражений с порогом и в случае превышения установленного порога - принятии решения о том, что обнаружен движущийся ВО [1-3].A typical method for detecting air objects, including UAVs, is known, which consists in emitting pulsed probing signals into space using an active radar station (RLS), reflecting them from the VO, receiving the reflected signals by the radar antenna system, filtering the reflected signals by frequency to isolate reflections from moving VO against the background of reflections from stationary local objects, comparing filtered reflections with a threshold and, if the established threshold is exceeded, deciding that a moving one is detected. VO [1-3].

Данный способ используется в большинстве РЛС старого парка и обладает тем недостатком, что достоверное обнаружение возможно только в случае отражений электромагнитных волн (ЭМВ) от типовых объектов с эффективной площадью рассеяния (ЭПР) порядка единиц квадратных метров. В случае же отражения ЭМВ от БЛА, ЭПР которых может составлять от десятых до сотых или тысячных долей квадратного метра, мощности отраженных сигналов для превышения порога обнаружения не хватает, и обнаружение таких объектов невозможно.This method is used in most radar stations of the old fleet and has the disadvantage that reliable detection is possible only in the case of electromagnetic wave (EMW) reflections from typical objects with an effective scattering area (ESR) of the order of a few square meters. In the case of EMW reflection from UAVs, the RCS of which can range from tenths to hundredths or thousandths of a square meter, the power of the reflected signals is not enough to exceed the detection threshold, and detection of such objects is impossible.

Известен также способ обнаружения малозаметных ВО (в том числе и БЛА), предполагающий в отличие от описанного выше способа накопление отражений от ВО, полученных в разных периодах повторения импульсов РЛС [4].There is also a method for detecting low-profile VO (including UAVs), which, in contrast to the method described above, involves the accumulation of reflections from VO received in different radar pulse repetition periods [4].

Способ обнаружения воздушных объектов, в том числе и БЛА, заключается в повышении частоты повторения импульсов F_и (снижении величины периода повторения импульсов Т_и) до такой величины, чтобы при заданной скорости вращения антенны РЛС, то есть при заданной скорости обзора воздушного пространства минимальное число импульсов N_{и мин}, принимаемых после отражения от ВО, было достаточным для обнаружения малозаметного ВО с заданной вероятностью. При выборе повышенной частоты повторения импульсов F_и используют выражение [4, с. 71-72, 89-90]The method for detecting air objects, including UAVs, consists in increasing the pulse repetition frequency F _and (reducing the value of the pulse repetition period T _and ) to such a value that at a given speed of rotation of the radar antenna, that is, at a given airspace survey speed, the minimum number of pulses N _{and min} , received after reflection from the AO, was sufficient to detect an inconspicuous VO with a given probability. When choosing an increased pulse repetition rate F _and use the expression [4, p. 71-72, 89-90]

где Δβ и Δε - величины секторов обзора пространства по азимуту β и углу места ε; Т_обз - период обзора пространства; и - ширина диаграммы направленности антенны (ДНА) в азимутальной и угломестной плоскостях по уровню половинной мощности.where Δβ and Δε are the values of the sectors of the view of space in azimuth β and elevation ε; T _obz - the period of the review of space; And - the width of the antenna pattern (APB) in the azimuth and elevation planes at half power level.

Вполне очевидно, что в РЛС кругового обзора сканирования по углу места ε не производится, то есть Δε=Θ_ε0,5, вследствие чего для выбора частоты повторения F_и можно использовать упрощенное выражениеIt is quite obvious that in the all-round radar scanning in elevation ε is not performed, that is, Δε=Θ _ε0.5 , as a result, to select the repetition rate F _and you can use the simplified expression

Согласно описываемому способу излучают в пространство с помощью РЛС импульсные зондирующие сигналы с повышенной частотой повторения импульсов F_и, принимают отраженные от ВО сигналы антенной системой РЛС, проводят фильтрацию отраженных сигналов по частоте для выделения отражений от движущихся ВО на фоне отражений от неподвижных местных предметов, когерентно суммируют N_{и мин} отраженных отфильтрованных сигналов, сравнивают результат суммирования с порогом и в случае превышения установленного порога принимают решение о том, что обнаружен движущийся ВО. Когерентное суммирование сигналов предполагает их сложение по амплитуде с учетом фазы. Отраженные от ВО сигналы в пределах интервала Т_к когерентности (5 мс) синфазны, а шумы в каждый момент времени имеют случайную фазу. Поэтому результат суммирования полезных отраженных от ВО сигналов всегда превышает результат суммирования шумов, что приводит к улучшению характеристик обнаружения [1-4]. Когерентное суммирование (то есть накопление или сложение) отраженных сигналов позволяет при использовании данного способа превысить порог обнаружения даже в случае малой отражающей способности ВО. Некогерентное накопление отраженных сигналов предполагает сложение их только по амплитуде без учета фазы. На каждом отсчете дальности отраженные сигналы каждого периода повторения имеют определенную значащую амплитуду, а шумы вследствие случайного распределения имеют в каждом отсчете дальности то возрастающую, то убывающую амплитуду. Поэтому в отсчетах дальности с полезными отраженными сигналами сложение одноэлементных (принадлежащих одному и тому же элементу дальности) сигналов приводит в общем случае к большему результату, чем в отсчетах, содержащих только шумовые составляющие. Когерентное сложение более продуктивно, но ограничено по времени интервалом когерентности Т_к. Некогерентное накопление может проводиться гораздо длительнее некогерентного и ограничено только влиянием радиальной скорости ВО, которая обуславливает изменение положения отраженного сигнала на оси дальности (времени).According to the described method, pulsed probing signals with an increased pulse repetition rate F _and are emitted into space using a radar, receive signals reflected from the AO by the radar antenna system, filter the reflected signals by frequency to isolate reflections from moving VO against the background of reflections from stationary local objects, coherently sum N _{and min} of the reflected filtered signals, compare the summation result with a threshold, and if the set threshold is exceeded, a decision is made that a moving VO is detected . Coherent summation of signals involves their addition in amplitude, taking into account the phase. The signals reflected from the VO within the interval T _to coherence (5 ms) are in-phase, and the noise at each moment of time has a random phase. Therefore, the result of the summation of useful signals reflected from the AO always exceeds the result of the summation of the noise, which leads to an improvement in the detection characteristics [1-4]. Coherent summation (that is, accumulation or summation) of the reflected signals makes it possible, when using this method, to exceed the detection threshold even in the case of a low reflectivity of the VO. Incoherent accumulation of reflected signals involves adding them only in amplitude without taking into account the phase. At each distance sample, the reflected signals of each repetition period have a certain significant amplitude, and the noise due to random distribution has either increasing or decreasing amplitude in each range sample. Therefore, in range readings with useful reflected signals, the addition of single-element (belonging to the same range element) signals generally leads to a greater result than in readings containing only noise components. Coherent addition is more productive, but is limited in time by the coherence interval T _to . Incoherent accumulation can be carried out much longer than incoherent and is limited only by the influence of the AO radial velocity, which causes a change in the position of the reflected signal on the distance (time) axis.

Указанный способ обнаружения лучше типового, но не позволяет эффективно обнаруживать малозаметные БЛА, поскольку отсутствует какой-либо метод или методика по установлению необходимого числа накапливаемых импульсов N_{и мин} в условиях непредсказуемого снижения радиолокационной заметности ВО (БЛА). К тому же в современных РЛС обнаружения число когерентно накапливаемых импульсов не превышает 100, чего может быть недостаточно для обнаружения малоотражающих малоразмерных БЛА.The specified detection method is better than the typical one, but does not allow to effectively detect low-profile UAVs, since there is no method or technique for establishing the required number of accumulated pulses N _{and min} in conditions of an unpredictable decrease in the radar visibility of the VO (UAV). In addition, in modern detection radars, the number of coherently accumulated pulses does not exceed 100, which may not be enough to detect low-reflective small-sized UAVs.

Известен еще один способ обнаружения БЛА [4, с. 90], при котором когерентное накопление необходимого числа импульсов достигается не только увеличением частоты повторения F_и, но и снижением угловой скорости вращения антенны РЛС. Если знать или задать допустимое число импульсов, сложение энергии которых обеспечивает надежное обнаружение БЛА с вероятностью не ниже требуемой, то для числа n_a оборотов антенны РЛС за одну минуту по азимуту, согласно [4, с. 90] для обеспечения требуемого результата накопления должно выполняться неравенствоThere is another way to detect UAVs [4, p. 90], in which coherent accumulation of the required number of pulses is achieved not only by increasing the repetition rate F _and , but also by reducing the angular velocity of rotation of the radar antenna. If you know or set the allowable number of pulses, the addition of the energy of which ensures reliable detection of the UAV with a probability not lower than the required one, then for the number n _{a of} revolutions of the radar antenna in one minute in azimuth, according to [4, p. 90] to ensure the required result of accumulation, the inequality

Чем больше требуемое (необходимое) число N_{и мин} накапливаемых отраженных импульсов, тем ниже должна быть скорость вращения антенны. Поэтому способ обнаружения ВО (БЛА) предполагает снижение скорости обзора воздушного пространства за счет замедления скорости вращения антенны в секторах, где предполагается наличие слабоотражающих ВО, в том числе и БЛА. Если же таковые секторы не определены особенностями обстановки или наличием предполагаемых направлений появления БЛА, то скорость вращения уменьшается для всех азимутальных направлений, т.е. устанавливается низкой для полного кругового обзора. В этом случае сектор снижения угловой скорости вращения составляет 360°. Реально наиболее опасное направление появления БЛА является известным. Если таких направлений несколько, то обнаружение в таких секторах проводится одинаковым способом. В остальном же способ обнаружения придерживается традиционных принципов.The greater the required (necessary) number N _{and the min} of the accumulated reflected pulses, the lower the antenna rotation speed should be. Therefore, the method of detecting VO (UAV) involves reducing the speed of airspace surveillance by slowing down the speed of rotation of the antenna in sectors where the presence of low-reflective VO, including UAVs, is expected. If such sectors are not determined by the characteristics of the situation or the presence of the alleged directions of the appearance of the UAV, then the rotation speed decreases for all azimuthal directions, i.e. set low for a full all-round view. In this case, the sector for reducing the angular velocity of rotation is 360°. In fact, the most dangerous direction for the emergence of UAVs is known. If there are several such directions, then detection in such sectors is carried out in the same way. Otherwise, the detection method adheres to traditional principles.

Таким образом, указанный способ обнаружения воздушных объектов, в том числе и БЛА, заключается в следующем. Умышленно одновременно снижают по величине два параметра РЛС, а именно уменьшают период повторения импульсов Т_и и снижают скорость вращения ω_β антенны РЛС по азимуту β до такой величины, чтобы число импульсов N_{и мин}, суммируемых (когерентно или некогерентно) после отражения от ВО, было достаточным для обнаружения малозаметного БЛА с заданной вероятностью. Согласно этому способу традиционно в процессе замедленного вращения антенны по азимуту в секторе (секторах) предполагаемого появления БЛА излучают в пространство с помощью РЛС импульсные зондирующие сигналы (с повышенной частотой повторения импульсов F_и), принимают отраженные от ВО сигналы антенной системой РЛС, проводят фильтрацию отраженных сигналов по частоте для выделения отражений от движущихся ВО на фоне отражений от неподвижных местных предметов, суммируют N_{и мин} отраженных отфильтрованных сигналов, сравнивают результат суммирования с порогом и в случае превышения установленного порога принимают решение о том, что обнаружен движущийся ВО, который может быть в том числе и беспилотным летательным аппаратом.Thus, the specified method of detecting air objects, including UAVs, is as follows. Deliberately simultaneously reduce the value of two parameters of the radar, namely, reduce the pulse repetition period T _and and reduce the speed of rotation ω _β of the radar antenna in azimuth β to such a value that the number of pulses N _{and min} summed (coherently or incoherently) after reflection from the VO was sufficient to detect an inconspicuous UAV with a given probability. According to this method, traditionally, in the process of slow rotation of the antenna in azimuth in the sector (sectors) of the alleged appearance of UAVs, pulse probing signals are emitted into space using radar (with an increased pulse repetition rate F _and ), receive signals reflected from the AO by the radar antenna system, filter the reflected signals by frequency to isolate reflections from moving AO against the background of reflections from stationary local objects, sum up N _{and min} of the reflected filtered signals, compare the summation result with the threshold and in If the threshold is exceeded, a decision is made that a moving AO has been detected, which may also be an unmanned aerial vehicle.

Следует подчеркнуть, что в современных активных (т.е. излучающих и принимающих сигналы) РЛС такой способ излучения сигналов достаточно часто применяется. Как пример можно привести РЛС кругового обзора типа 9С18М1, в которой периоды или темпы одного оборота антенны по азимуту вкруговую (полный обзор пространства) составляют 4,5 с, 6 с и 6-18 с при самом низком темпе [5]. Время облучения ВО может изменяться в данной РЛС от 0,02 до 0,053 с. Ширина ДНА по азимуту составляет 1,6°. Число импульсов, которые накапливаются некогерентно в соответствии с принципом работы РЛС 9С18М1, составляет от 16 до 84. Частота повторения импульсов может принимать значения 0,8 кГц или 1,6 кГц. Очевидно, что при обнаружении ВО типа БЛА целесообразно использовать самый низкий темп обзора с накоплением 84 импульсов. При низком темпе обзора время просмотра всего воздушного пространства существенно увеличивается, и обновление радиолокационной информации происходит редко, что негативно сказывается на результатах обнаружения БЛА. Общим недостатком всех перечисленных способов является то, что на больших дальностях мощности (энергии) отраженных и суммируемых импульсов вследствие затухания ЭМВ в атмосфере (даже при самых малых Т_и и угловой скорости ω_β) может стать недостаточно для обнаружения слабоотражающих БЛА.It should be emphasized that in modern active (i.e. emitting and receiving signals) radars, this method of emitting signals is often used. An example is the all-round radar of the 9S18M1 type, in which the periods or rates of one revolution of the antenna in azimuth around (full view of space) are 4.5 s, 6 s and 6-18 s at the lowest rate [5]. The exposure time of the AO can vary in this radar from 0.02 to 0.053 s. The width of the bottom in azimuth is 1.6°. The number of pulses that are accumulated incoherently in accordance with the principle of operation of the 9S18M1 radar ranges from 16 to 84. The pulse repetition frequency can take values of 0.8 kHz or 1.6 kHz. Obviously, when detecting a UAV-type AO, it is advisable to use the lowest survey rate with an accumulation of 84 pulses. At a low survey rate, the time for scanning the entire airspace increases significantly, and radar information is rarely updated, which negatively affects the results of UAV detection. A common disadvantage of all these methods is that at long ranges, the power (energy) of the reflected and summed pulses due to EMW attenuation in the atmosphere (even at the smallest T _and and angular velocity ω _β ) may not be enough to detect weakly reflective UAVs.

Известен также радиолокационный способ обнаружения БЛА с малой радиолокационной заметностью, описанный в [6]. Он заключается в том, что в активной радиолокационной станции обнаружения снижают по величине период повторения импульсов Т_и и скорость вращения ω_β антенны по азимуту в азимутальном секторе, биссектриса которого является предполагаемым направлением несанкционированного появления беспилотных летательных аппаратов, причем уменьшение угловой скорости ω_β вращения антенны и периода повторения импульсов Т_и проводят до достижения предельно малых величин, при которых сохраняется возможность однозначно определять координаты воздушных объектов и осуществлять обзор воздушного пространства за допустимое время. Согласно способу [6] заблаговременно запускают в направлении предполагаемого несанкционированного появления представляющих интерес БЛА с малой отражательной способностью вспомогательный беспилотный летательный аппарат обнаружения (БЛАО) с пассивным работающим на прием радиолокатором, работающим на той же несущей частоте, что и активная радиолокационная станция обнаружения, оснащая беспилотный летательный аппарат обнаружения фазированной антенной решеткой (ФАР), позволяющей управлять азимутальным направлением основного лепестка ее диаграммы направленности (ДН). Дальность нахождения БЛАО выбирают на 1-2 км меньшей, чем дальняя граница зоны обнаружения активной РЛС, то есть чем ее максимальная приборная дальность, на которой предполагается обнаруживать БЛА, совершающие несанкционированные полеты. Конструктивно предусматривают наличие постоянной устойчивой радиосвязи беспилотного летательного аппарата обнаружения с активной РЛС обнаружения. Посредством этой радиосвязи с помощью управляющих сигналов активной РЛС управляют траекторией полета БЛАО. С помощью передаваемых от активной РЛС на борт беспилотного летательного аппарата обнаружения управляющих сигналов синхронизируют угловое направление основного лепестка ДН излучающей зондирующие сигналы активной РЛС с угловым направлением основного лепестка ДН принимающей отраженные сигналы антенны БЛАО. В перерывах между управляющими сигналами активной радиолокационной станции с борта БЛАО передают на активную РЛС контрольные сигналы о координатах местоположения беспилотного летательного аппарата обнаружения. В процессе замедленного вращения по азимуту антенны РЛС обнаружения излучают в пространство с помощью ее антенной системы импульсные зондирующие сигналы с уменьшенным периодом повторения импульсов Т_и. Принимают антенной беспилотного летательного аппарата обнаружения и антенной активной РЛС от каждого импульсного объема отраженные сигналы, проводят фильтрацию этих отраженных сигналов по частоте для выделения отражений от движущихся воздушных объектов на фоне отражений от неподвижных местных предметов. Суммируют полученное число отраженных отфильтрованных сигналов для каждого импульсного объема радиолокационной станции обнаружения и каждого импульсного объема бортового пассивного радиолокатора беспилотного летательного аппарата обнаружения. Сравнивают результат суммирования сигналов в каждом импульсном объеме БЛАО с установленным для него порогом П1 обнаружения беспилотных летательных аппаратов с малой отражательной способностью, в случае превышения установленного порога П1 на борту БЛАО принимают решение о том, что в соответствующем импульсном объеме радиолокатора БЛАО обнаружен движущийся воздушный объект. Одновременно сравнивают результат суммирования сигналов в каждом импульсном объеме активной РЛС с установленным для нее порогом П2 обнаружения воздушных объектов, в случае превышения просуммированным сигналом установленного порога П2 на борту активной радиолокационной станции обнаружения принимают решение о том, что в соответствующем импульсном объеме обнаружен движущийся воздушный объект. Таким объектом может быть самолет, воздушный шар, ракета, дирижабль, вертолет, БЛА и т.д. Определяют дальностную и азимутальную координаты каждого воздушного объекта, обнаруженного активной РЛС обнаружения и пассивным радиолокатором БЛАО, координаты дальности и азимута каждого обнаруженного ВО передают с борта БЛАО по линии радиосвязи на борт активной РЛС обнаружения.Also known is a radar method for detecting UAVs with low radar visibility, described in [6]. It consists in the fact that in an active detection radar station, the pulse repetition period T _and and the rotation speed ω _β of the antenna in azimuth in the azimuth sector, the bisector of which is the alleged direction of the unauthorized appearance of unmanned aerial vehicles, are reduced in magnitude, and the angular velocity ω _β of the antenna rotation and the pulse repetition period T _are reduced until extremely small values are reached, at which it remains possible to unambiguously determine the coordinates of air objects and survey airspace beyond the allowable time. According to the method [6], an auxiliary detection unmanned aerial vehicle (UAV) with a passive receiving radar operating at the same carrier frequency as the active detection radar is launched in advance in the direction of the alleged unauthorized appearance of UAVs of interest with low reflectivity, equipping the detection unmanned aerial vehicle with a phased antenna array (PAR), which allows you to control the azimuthal direction of the main lobe of its diagrams s directionality (DN). The location range of UAVs is chosen to be 1-2 km less than the far boundary of the active radar detection zone, that is, than its maximum instrumental range, at which it is supposed to detect UAVs that make unauthorized flights. Structurally, they provide for the presence of a constant stable radio connection of an unmanned aerial vehicle for detection with an active detection radar. Through this radio communication, the flight path of the UAV is controlled by the control signals of the active radar. With the help of the control signals transmitted from the active radar to the unmanned aerial vehicle for detection of control signals, the angular direction of the main lobe of the RP of the active radar emitting probing signals is synchronized with the angular direction of the main lobe of the RP of the UAV antenna receiving reflected signals. In between control signals of the active radar station, control signals on the location coordinates of the detection unmanned aerial vehicle are transmitted from the UAV to the active radar station. In the process of slow rotation in azimuth of the antenna, the detection radar radiates into space with the help of its antenna system pulsed probing signals with a reduced pulse repetition period T _and . Reflected signals are received from each pulse volume by the detection unmanned aerial vehicle antenna and the active radar antenna, these reflected signals are filtered by frequency to isolate reflections from moving air objects against the background of reflections from stationary local objects. The obtained number of reflected filtered signals is summed for each impulse volume of the detection radar station and each impulse volume of the airborne passive radar of the detection unmanned aerial vehicle. The result of the summation of signals in each UAV pulse volume is compared with the detection threshold P1 set for it for detecting unmanned aerial vehicles with low reflectivity, if the established threshold P1 is exceeded, a decision is made on board the UAV that a moving air object has been detected in the corresponding impulse volume of the UAV radar. At the same time, the result of summing the signals in each pulse volume of the active radar is compared with the air object detection threshold P2 set for it; Such an object can be an airplane, balloon, rocket, airship, helicopter, UAV, etc. The range and azimuth coordinates of each air object detected by an active detection radar and a passive UAV radar are determined, the range and azimuth coordinates of each detected VO are transmitted from the UAV via a radio link to the active detection radar.

Проводят отождествление воздушных объектов, обнаруженных активной РЛС и пассивным радиолокатором БЛАО, путем сравнения координат обнаруженных воздушных объектов. По результатам совпадения координат обнаруженных воздушных объектов с точностью до размеров строба отождествления принимают окончательное решение о принадлежности обнаруженного ВО к беспилотным летательным аппаратам с малой отражательной способностью с использованием правила: если координаты ВО, обнаруженного беспилотным летательным аппаратом обнаружения, не совпадают с координатами воздушных объектов, обнаруженных активной РЛС обнаружения, то этот воздушный объект, обнаруженный БЛАО, относят к беспилотным летательным аппаратам с малой отражательной способностью.The air objects detected by the active radar and the passive UAV radar are identified by comparing the coordinates of the detected air objects. Based on the results of coincidence of the coordinates of the detected air objects with an accuracy up to the size of the identification strobe, a final decision is made on whether the detected AE belongs to unmanned aerial vehicles with low reflectivity using the rule: if the coordinates of the VO detected by the detection unmanned aerial vehicle do not match the coordinates of the air objects detected by the active detection radar, then this air object detected by UAVs is referred to as unmanned aerial vehicles with low reflectivity.

Описанному выше способу свойственны следующие недостатки.The method described above has the following disadvantages.

Способ обеспечивает обнаружение БЛА только в узком азимутальном секторе (единицы-десятки градусов) и может быть применим только при наличии достоверной информации о направлении подлета беспилотных аппаратов, что является проблематичным. Как правило, направление подлета БЛА известно лишь приблизительно и носит вероятностный характер, что снижает эффективность способа. К тому же способ не предполагает сканирования диаграммой направленности радиолокатора БЛАО по углу мета, то есть применим в узком диапазоне высот. Поэтому слабоотражающие малозаметные воздушные объекты с траекторией движения выше или ниже основного угломестного лепестка ДНА радиолокатора БЛАО не могут быть обнаружены. И наконец, способ имеет ограничения по интенсивности отраженных сигналов, вследствие чего БЛА с низкой ЭПР особенно на атакующих ракурсах (курсовой угол близок к нулю) будут обнаруживаться с низкой вероятностью.The method ensures the detection of UAVs only in a narrow azimuth sector (a few to tens of degrees) and can be applied only if there is reliable information about the direction of approach of unmanned vehicles, which is problematic. As a rule, the UAV approach direction is known only approximately and is of a probabilistic nature, which reduces the effectiveness of the method. In addition, the method does not involve scanning the radiation pattern of the UAV radar along the angle meta, that is, it is applicable in a narrow range of heights. Therefore, low-reflective low-observable airborne objects with a motion trajectory above or below the main elevation lobe of the bottom of the UAV radar cannot be detected. And finally, the method has limitations on the intensity of the reflected signals, as a result of which UAVs with low RCS, especially at attacking angles (heading angle close to zero), will be detected with a low probability.

Задачей изобретения является развитие и совершенствование известного способа обнаружения БЛА, обеспечивающие более высокие характеристики обнаружения в условиях отсутствия достоверной информации о направлении подлета и высоте полета обнаруживаемых беспилотных летательных аппаратов.The objective of the invention is to develop and improve the known method for detecting UAVs, providing higher detection characteristics in the absence of reliable information about the direction of approach and flight altitude of the detected unmanned aerial vehicles.

Для решения поставленной задачи предлагается в дополнение к активной наземной РЛС обнаружения использовать несколько БЛАО, располагая их в смежных узких азимутальных секторах обнаружения. Угломестное положение лепестков ДНА у разных БЛАО предлагается делать различным и дополнить пеленгацию на атакующих ракурсах боковой пеленгацией соседними БЛАО с ракурсов, приближенных к нормальным (с курсовым углом π/2). При этом более широкий (по сравнению с сектором обнаружения из [6]) азимутальный сектор (ШАС) обнаружения БЛА предлагается составлять из несколько смежных узких азимутальных секторов (УАС), в каждом из которых реализуется способ [6]. Для этого в каждом узком азимутальном секторе обнаружения по требованиям [6] достаточно заблаговременно разместить один БЛАО. В ШАС предлагается аналогично способу [6] снижать угловую скорость вращения антенны активной РЛС обнаружения и увеличивать частоту повторения импульсов этой РЛС. Степень изменения этих параметров должна ограничиваться возможностью сохранения однозначности измерения координат ВО [1-4, 7, 8] и осуществления обзора воздушного пространства за допустимое (отведенное нормативом) время [1, 3, 4, 7, 8]. Приемная система радиолокатора БЛАО должна быть настроена на ту же несущую частоту, что передатчик основной активной РЛС обнаружения. Широкий азимутальный сектор должен охватывать все направления возможного подлета БЛА. Эти направления являются, как правило, приблизительно известными и зависящими от мест расположения предполагаемых стартовых площадок БЛА, мест дислокации пунктов управления БЛА, близости и направления расположения государственных границ, особенностей складок местности, обеспечивающих внезапность появления БЛА, трудностей внешнего вмешательства в канал связи БЛА со своим пунктом управления и т.д. Наиболее вероятное направление подлета является биссектрисой ШАС. Число S частных смежных УАС зависит от соотношения между азимутальной протяженностью ШАС Δβ_шас и величиной угла УАС Δβ_уас:To solve this problem, it is proposed to use several UAVs in addition to the active ground-based detection radar, placing them in adjacent narrow azimuth detection sectors. It is proposed to make the elevation position of the DND lobes for different UAVs different and supplement the direction finding at attacking angles with lateral direction finding by neighboring UAVs from angles close to normal (with heading angle π/2). At the same time, a wider (compared to the detection sector from [6]) azimuth sector (AS) of UAV detection is proposed to be composed of several adjacent narrow azimuth sectors (NAS), in each of which the method [6] is implemented. To do this, in accordance with the requirements of [6], it is sufficient to place one UAV in advance in each narrow azimuth detection sector. In ShAS, it is proposed, similarly to the method [6], to reduce the angular velocity of rotation of the antenna of an active detection radar and increase the pulse repetition rate of this radar. The degree of change in these parameters should be limited by the possibility of maintaining the unambiguity of measuring the coordinates of the AO [1-4, 7, 8] and surveying the airspace within the allowable (specified by the standard) time [1, 3, 4, 7, 8]. The UAV radar receiving system must be tuned to the same carrier frequency as the transmitter of the main active detection radar. A wide azimuth sector should cover all directions of possible UAV approach. These directions are, as a rule, approximately known and depend on the locations of the proposed UAV launch pads, the locations of the UAV control points, the proximity and direction of the location of state borders, the features of terrain folds that ensure the sudden appearance of the UAV, the difficulties of external interference in the UAV communication channel with its control point, etc. The most probable direction of approach is the bisector of the ShAS. The number S of private adjacent UAS depends on the ratio between the azimuthal extent of the AS Δβ _sas and the value of the angle of the SAS Δβ _sas :

где Ceil(*) - операция округления числа * до следующего целого.where Ceil(*) is the operation of rounding the number * up to the next integer.

Величина УАС Δβ_уас согласно [6] не должна превосходить 10°. Вариант взаимного расположения узких азимутальных секторов для обнаружения БЛА представлен на фиг. 1. Там число УАС равно 4. Активная РЛС имеет обозначение 1, беспилотный летательный аппарат обнаружения - 2, обнаруживаемый БЛА - 3. На фиг. 1 показаны также величины углов ШАС Δβ_шас и УАС Δβ_уас. Основной лепесток ДНА активной РЛС перемещается по часовой стрелке от первого (s=1) до четвертого (s=4) УАС с угловой скоростью ω_β.The UAS value Δβ _uac according to [6] should not exceed 10°. A variant of the mutual arrangement of narrow azimuth sectors for UAV detection is shown in Fig. 1. There, the number of UAS is 4. The active radar has the designation 1, the detection unmanned aerial vehicle - 2, the detectable UAV - 3. In Fig. 1 also shows the values of the angles SHAS Δβ _shas and UAS Δβ _uas . The main lobe of the active radar DND moves clockwise from the first (s=1) to the fourth (s=4) UAS with an angular velocity ω _β .

Предлагается располагать в каждом s-м УАС по одному БЛАО 2, придерживаясь биссектрисы соответствующего УАС, как показано на фиг. 1. Дальность расположения БЛАО относительно РЛС выбирается в соответствии с требованиями прототипа [6]. При прохождении основным лепестком ДНА активной РЛС s-го УАС в нем предлагается проводить обнаружение БЛА с помощью соответствующего s-го БЛАО 2 согласно [6]. При этом все остальные (S-1) БЛАО 2 предлагается также использовать для обнаружения БЛА в s-м УАС с боковых направлений в период прохождения лепестком активной РЛС обнаружения s-го УАС. Причем угломестные положения лепестков ДНА, как показано на фиг. 2, у каждого из указанных (S-1) БЛАО 2 должны быть различными, частично перекрывая друг друга по углу места. Основываясь на том факте, что боковое вторичное излучение (боковое рассеяние) для тел, у которых радиальная протяженность больше поперечной (что свойственно летательным аппаратам с малыми курсовыми углами), как правило, интенсивнее зеркального переотражения, можно предположить, что обнаружение БЛА с боковых направлений с помощью БЛАО других УАС будет более эффективным, чем с помощью БЛАО, находящимся в одном секторе с обнаруживаемым БЛА. К тому же разные угломестные положения основных лепестков (лучей) ДНА разных БЛАО обеспечат просмотр зоны обнаружения на разных высотах, что не позволит пропустить (не обнаружить) БЛА, траектория которых выше или ниже границ основного лепестка ДНА БЛАО, проводящего обнаружение согласно [6] в пределах своего УАС.It is proposed to place one UAV 2 in each s-th UAS, adhering to the bisector of the corresponding UAS, as shown in Fig. 1. The range of UAVs relative to the radar is selected in accordance with the requirements of the prototype [6]. When the main lobe of the DND passes through the active radar of the s-th UAS, it is proposed to detect UAVs in it using the corresponding s-th UAV 2 according to [6]. In this case, all other (S-1) UAVs 2 are also proposed to be used to detect UAVs in the s-th UAS from the lateral directions during the period when the lobe of the active radar detects the s-th UAS. Moreover, the elevation positions of the DND petals, as shown in Fig. 2, each of the specified (S-1) UAVs 2 should be different, partially overlapping each other in elevation. Based on the fact that the lateral secondary radiation (side scattering) for bodies whose radial extension is greater than the transverse one (which is typical for aircraft with small heading angles), as a rule, is more intense than specular reflection, it can be assumed that the detection of UAVs from lateral directions using UAVs of other UASs will be more effective than using UAVs located in the same sector with the detected UAV. In addition, different elevation positions of the main lobes (beams) of the bottom of UAVs of different UAVs will provide viewing of the detection zone at different heights, which will not allow missing (not detecting) UAVs whose trajectory is higher or lower than the boundaries of the main lobe of the bottom of UAVs, performing detection according to [6] within its UAS.

Согласно предлагаемому способу целесообразно предусмотреть временную регламентацию передачи информации от каждого из S БЛАО на активную РЛС обнаружения. Для этого весь временной цикл приема Т_прм предлагается делить на S интервалов ΔТ_прм=Т_прм/S, чтобы каждому s-му БЛАО соответствовал именно его временной интервал T_прмs. Аналогичным образом весь временной интервал передачи Т_прд информации от БЛАО на активную РЛС предлагается делить на S интервалов ΔT_прд=T_прд/S, чтобы каждому s-му БЛАО соответствовал именно его временной интервал передачи сообщений на РЛС обнаружения Т_прдs. При этом кроме сигналов, указанных в способе-прототипе [6] на борт каждого БЛАО предлагается передавать сигналы, определяющие координаты расположения БЛАО в секторе, облучаемом зондирующими сигналами активной РЛС обнаружения.According to the proposed method, it is expedient to provide time regulation for the transmission of information from each of the S UAVs to the active detection radar. To do this, it is proposed to divide the entire time cycle of receiving T _prm into S intervals ΔT _prm =T _prm /S, so that each s-th UAV corresponds to its time interval T _prms . Similarly, the entire time interval for transmitting information T _tx information from UAVs to the active radar is proposed to be divided into S intervals ΔT _td =T _td /S, so that each s-th UAV corresponds to its time interval for transmitting messages to the detection radar T _trds . Moreover, in addition to the signals specified in the prototype method [6], it is proposed to transmit signals on board each UAV that determine the coordinates of the location of the UAV in the sector irradiated by the probing signals of the active detection radar.

Будем БЛАО, проводящий обнаружение в своем УАС в соответствии с способом [6], называть секторным. Остальные БЛАО, проводящие обнаружение в каком-либо УАС, находясь при этом в иных узких азимутальных секторах, условимся называть сторонними или вспомогательными. По мере углового перемещения основного лепестка (луча) ДНА активной РЛС каждый БЛАО - 4 будет становиться секторным в период нахождения лепестка ДНА РЛС в его УАС. Когда лепесток (луч) ДНА активной РЛС находится в другом УАС, соответствующий БЛАО - 5 играет роль вспомогательного, как показано на фиг. 3.We will call the BLAO conducting detection in its UAS in accordance with the method [6] a sector one. The remaining UAVs performing detection in any UAS, while being in other narrow azimuthal sectors, we will agree to call third-party or auxiliary. As the angular displacement of the main lobe (beam) of the BOTTOM of the active radar, each UAV - 4 will become a sector during the period when the radar BOTTOM lobe is in its UAS. When the lobe (beam) of the bottom of the active radar is in another UAS, the corresponding UAV - 5 plays the role of an auxiliary, as shown in Fig. 3.

Угломестные положения основных лепестков, соответствующих вспомогательных БЛАО при приеме ими сигналов бокового рассеяния, предлагается устанавливать следующим образом. При нахождении лепестка ДНА РЛС в s-м УАС все остальные узкие азимутальные сектора нумеруются по ходу часовой стрелки от нуля до J (J=S-1). Угломестное положение лепестка ДНА БЛАО будем характеризовать углом места его биссектрисы (при отсутствии симметрии - углом места геометрического луча, разделяющего лепесток ДНА на 2 равные части). Высоты полета всех БЛАО считаем одинаковыми, как того требует предлагаемый способ обнаружения. Ширина и вид угломестной ДНА у всех БЛАО одинакова, так как одинаковы их антенные системы. Поскольку координаты секторного БЛАО (находящегося в том секторе, который облучается сигналами РЛС, то есть в котором в данный момент находится основной лепесток ДНА активной РЛС) известны, то все ДНА вспомогательных БЛАО можно с помощью управляющих сигналов в соответствии с предлагаемым способом направить в соответствующий момент времени в сторону секторного БЛАО. То есть с помощью управляющих сигналов предлагается сообщать всем вспомогательным БЛАО координаты БЛАО (секторного), принадлежащего тому узкому азимутальному сектору, в котором в данный период находится лепесток ДНА РЛС, и границы временного интервала нахождения лепестка ДНА РЛС в пределах этого УАС.The elevation positions of the main lobes corresponding to the auxiliary UAVs when they receive side scatter signals are proposed to be set as follows. When the radar bottom lobe is in the s-th UAS, all other narrow azimuthal sectors are numbered clockwise from zero to J (J=S-1). The elevation position of the BLAO DND lobe will be characterized by the elevation angle of its bisector (in the absence of symmetry, by the elevation angle of the geometric beam dividing the DND lobe into 2 equal parts). We consider the flight altitudes of all UAVs to be the same, as required by the proposed detection method. The width and shape of the elevation bottom are the same for all UAVs, since their antenna systems are the same. Since the coordinates of the sector UAV (located in the sector that is irradiated by radar signals, that is, in which the main lobe of the active radar beam is currently located) are known, then all the auxiliary UAV beams can be directed using control signals in accordance with the proposed method at the appropriate time in the direction of the sector UAV. That is, with the help of control signals, it is proposed to inform all auxiliary UAVs of the coordinates of the UAV (sector) belonging to that narrow azimuthal sector in which the radar bottom lobe is located at a given period, and the boundaries of the time interval of the radar bottom lobe being within this UAS.

Самый правый (самый ранний при движении луча ДНА по часовой стрелке) из вспомогательных БЛАО с номером j=0 должен иметь угломестное положение своей ДНА равное угломестному положению ДНА секторного БЛАО ε_сект. Остальные j-e вспомогательные (сторонние) БЛАО должны иметь угломестное положение ДНА, отличное от секторного БЛАО и вычисляемое по формулеThe rightmost (earliest when the beam moves clockwise) of the auxiliary UAVs with number j=0 must have the elevation position of its DND equal to the elevation position of the DND of the sector UAV ε _sec . The remaining je auxiliary (third-party) UAVs must have an elevation position of the DND, different from the sector UAV and calculated by the formula

где Round(*) - операция округления числа * до целого; К_см - коэффициент смещения угломестного лепестка ДНА БЛАО в долях ширины его угломестной ДНА Θ_ε0,5 по уровню половинной мощности.where Round(*) is the operation of rounding the number * to an integer; K _cm - displacement coefficient of the elevation lobe of the BLAO DND in fractions of the width of its elevation DND Θ _ε0.5 at the half power level.

Величина К_см зависит от величины Θ_ε0,5 и высоты применения БЛАО. Для конкретных антенных систем и высот их полета значение К_см может быть вычислено или определено экспериментально из расчета ограниченности числа УАС S (S≤8) и недопущения активного касания ДНА БЛАО поверхности земли в пределах дальности обнаружения. Для ширины лепестка ДНА по углу места ε порядка 30-40° коэффициент К_см может принимать значение 0,2-0,3.The value of K _cm depends on the value of Θ _ε0.5 and the altitude of the UAV. For specific antenna systems and altitudes of their flight, the value of K _cm can be calculated or determined experimentally based on the limited number of UAS S (S≤8) and the prevention of active contact of UAV bottoms with the earth's surface within the detection range. For the width of the DND lobe in elevation ε of the order of 30-40°, the coefficient K _cm can take a value of 0.2-0.3.

Порядок принятия решения об обнаружении слабоотражающего БЛА остается аналогичным способу [6], за исключением того, что в задаче отождествления дополнительно принимают участие сигналы о ВО, полученные ото всех вспомогательных БЛАО.The procedure for making a decision on the detection of a low-reflective UAV remains similar to the method [6], except that the AO signals received from all auxiliary UAVs additionally participate in the identification problem.

Таким образом, предлагаемый радиолокационный способ обнаружения БЛА с малой радиолокационной заметностью должен состоять из следующих последовательно выполняемых операций:Thus, the proposed radar method for detecting UAVs with low radar visibility should consist of the following sequentially performed operations:

1. На основании сведений о возможных направлениях несанкционированного подлета БЛА назначают положение и величину широкого азимутального сектора обнаружения БЛА, перекрывающего все такие направления. Приближенно выбранную величину ШАС при необходимости увеличивают до значения где Δβ_уас - величина узкого азимутального сектора обнаружения порядка 10°, узкие азимутальные секторы обнаружения являются смежными, то есть примыкающими друг к другу, число S УАС определяют по формуле Ceil(*) - операция округления числа * до следующего целого; - начальное значение азимутальной протяженности ШАС.1. Based on information about possible directions of unauthorized UAV approach, the position and size of the wide azimuthal UAV detection sector are assigned, covering all such directions. Approximately selected value of SHAS, if necessary, is increased to the value where Δβ _UAC is the value of the narrow azimuth detection sector of the order of 10 °, the narrow azimuth detection sectors are adjacent, that is, adjacent to each other, the number S of the UAC is determined by the formula Ceil(*) - operation of rounding a number * to the next integer; - the initial value of the azimuth extent of the SHAS.

2. В назначенном ШАС обнаружения снижают по величине два параметра, а именно уменьшают период повторения импульсов Т_и и снижают скорость вращения ωβ антенны РЛС по азимуту β до предельно малых величин, при которых сохраняется возможность однозначно определять координаты ВО и осуществлять обзор воздушного пространства за допустимое время.2. In the assigned SAS, detections reduce two parameters in magnitude, namely, they reduce the pulse repetition period T _and and reduce the speed of rotation ωβ of the radar antenna in azimuth β to extremely small values, at which it remains possible to unambiguously determine the coordinates of the AO and to survey the airspace in an acceptable time.

3. Заблаговременно запускают в каждом УАС в направлении предполагаемого появления представляющих интерес беспилотных летательных аппаратов с малой отражательной способностью (то есть в направлении дальней границы обнаружения активной РЛС) по биссектрисе соответствующего УАС специальный БЛАО с пассивной работающей на прием радиолокационной станцией, работающей на той же несущей частоте, что и основная активная РЛС обнаружения. Каждый из S БЛАО оснащают одинаковой по конструкции пассивной приемной фазированной антенной решеткой (ФАР), способной управлять азимутальным и угломестным (пространственным) положением основного лепестка ее диаграммы направленности. Высоты полета всех БЛАО устанавливают одинаковыми.3. In advance, in each UAS, in the direction of the expected appearance of low-reflective unmanned aerial vehicles of interest (that is, in the direction of the far edge of detection of the active radar) along the bisector of the corresponding UAS, a special UAV with a passive receiving radar operating at the same carrier frequency as the main active detection radar is launched. Each of the S UAVs is equipped with a passive receiving phased array (PAR) of the same design, capable of controlling the azimuth and elevation (spatial) position of the main lobe of its radiation pattern. The flight altitudes of all UAVs are set the same.

4. Дальность нахождения (барражирования) БЛАО в каждом УАС выбирают на 1-2 км меньшей, чем дальняя граница зоны обнаружения РЛС, то есть максимальная приборная дальность активной РЛС, на которой предполагается обнаруживать БЛА, совершающие несанкционированные полеты.4. The range of location (loitering) of UAVs in each UAS is chosen 1-2 km less than the far boundary of the radar detection zone, that is, the maximum instrumental range of the active radar, at which it is supposed to detect UAVs making unauthorized flights.

5. Конструктивно предусматривают наличие постоянной устойчивой радиосвязи каждого s-го БЛАО с основной РЛС обнаружения. Посредством этой связи с помощью управляющих сигналов РЛС управляют траекторией полета и местонахождением соответствующего s-го БЛАО. С помощью передаваемых на борт соответствующего s-го БЛАО управляющих сигналов РЛС синхронизируют угловое направление основного лепестка излучающей зондирующие сигналы антенны РЛС с угловым направлением основного лепестка диаграммы направленности принимающей отраженные сигналы ФАР s-го БЛАО. Иначе говоря, синхронизируют азимутальное направление основного лепестка антенны РЛС с азимутальным направлением основного лепестка принимающей отраженные сигналы ФАР БЛАО.5. Structurally, they provide for the presence of a constant stable radio connection of each s-th UAV with the main detection radar. Through this connection, using the control signals of the radar, the flight path and the location of the corresponding s-th UAV are controlled. With the help of the radar control signals transmitted on board the corresponding s-th UAV, the angular direction of the main lobe of the radar antenna emitting probing signals is synchronized with the angular direction of the main lobe of the radiation pattern receiving the reflected signals of the PAR of the s-th UAV. In other words, the azimuth direction of the main lobe of the radar antenna is synchronized with the azimuth direction of the main lobe of the UAV HEADLIGHT receiving reflected signals.

Для организации двусторонней связи между БЛАО и РЛС для каждого s-го БЛАО устанавливают свой интервал приема ΔТ_прм и передачи ΔТ_прд информации, значения которых рассчитывают по формуламTo organize two-way communication between UAVs and radars, for each s-th UAV, their own interval for receiving ΔТ _prm and transmitting ΔТ _prd information is set, the values of which are calculated by the formulas

где Т_прм - весь временной цикл приема информации бортовыми средствами связи БЛАО; Т_прд - весь временной цикл передачи информации с бортов БЛАО на борт активной РЛС обнаружения. where T _prm - the entire time cycle of receiving information on-board communications UAVs; T _prd - the entire time cycle for transmitting information from the UAVs to the active detection radar.

6. В перерывах между управляющими сигналами РЛС в интервале передачи информации ΔT_прдs с борта s-го БЛАО передают на РЛС контрольные сигналы о координатах местоположения s-го БЛАО, то есть обеспечивают постоянную передачу с борта s-го БЛАО на РЛС информации о точных координатах местонахождения s-го БЛАО.6. During breaks between radar control signals in the information transmission interval ΔT _prds from the s-th UAV, control signals about the location coordinates of the s-th UAV are transmitted to the radar, that is, they provide constant transmission from the s-th UAV to the radar of information about the exact coordinates of the location of the s-th UAV.

7. В процессе замедленного вращения антенны РЛС по азимуту в пределах ШАС излучают в пространство с помощью антенной системы РЛС импульсные зондирующие сигналы с уменьшенным периодом повторения импульсов Т_и.7. In the process of slow rotation of the radar antenna in azimuth within the ShAS, pulsed probing signals with a reduced pulse repetition period T _and are emitted into space using the radar antenna system.

8. По линиям радиосвязи сообщают всем вспомогательным БЛАО координаты s-го секторного БЛАО, принадлежащего тому узкому азимутальному сектору, в котором в определенный период будет находиться лепесток ДНА РЛС, и границы временного интервала ΔT_s ожидаемого нахождения лепестка ДНА РЛС в пределах этого s-го УАС.8. Via radio links, all auxiliary UAVs are informed of the coordinates of the s-sector UAV belonging to that narrow azimuthal sector in which the radar bottom lobe will be located in a certain period, and the boundaries of the time interval ΔT _{s of} the expected location of the radar bottom lobe within this s-th UAS.

9. При нахождении лепестка ДНА РЛС в каком-либо s-м УАС все остальные узкие азимутальные сектора нумеруют по ходу часовой стрелки от нуля до J (J=S-1). Диаграммы направленности антенн пассивных ФАР вспомогательных (сторонних) БЛАО в период ΔT_s направляют на s-й секторный (для периода ΔT_s) БЛАО. Самому правому (самому раннему при движении основного лепестка ДНА РЛС по часовой стрелке) из вспомогательных БЛАО с номером j=0 устанавливают угломестное положение его диаграммы направленности (ДН) ФАР равное угломестному положению ДН ФАР секторного БЛАО ε_сект. Остальным j-м вспомогательным (сторонним) БЛАО устанавливают угломестные положения ДН ФАР, вычисляемые по формуле9. When the lobe of the bottom of the radar is in any s-th UAS, all other narrow azimuth sectors are numbered clockwise from zero to J (J=S-1). Antenna patterns of passive HEADLIGHTS of auxiliary (third-party) UAVs in the period ΔT _s are sent to the s-sector (for the period ΔT _s ) UAVs. The rightmost (earliest when moving the main lobe of the radar bottom in a clockwise direction) of the auxiliary UAVs with the number j=0 set the elevation position of its radiation pattern (DN) HEADLIGHT equal to the elevation position of the HEADLIGHT DN of the sector UAV ε _sect . The rest of the j-th auxiliary (third-party) UAV is set with the elevation positions of the headlight pattern, calculated by the formula

где Round(*) - операция округления числа * до целого; К_см - коэффициент смещения угломестного лепестка ДНА БЛАО в долях ширины его угломестной ДНА Θε_0,5 по уровню половинной мощности, выбираемый заблаговременно экспериментальным или расчетным путем и равный, например, К_см=0,2.where Round(*) is the operation of rounding the number * to an integer; K _cm - displacement coefficient of the elevation lobe of the BLAO DND in fractions of the width of its elevation DND Θε _0.5 at the half power level, selected in advance experimentally or by calculation and equal, for example, K _cm =0.2.

10. Принимают фазированной антенной решеткой каждого s-го БЛАО и антенной РЛС обнаружения от каждого импульсного объема (элемента разрешения по дальности и азимуту) отраженные сигналы, проводят фильтрацию этих отраженных сигналов по частоте для выделения отражений от движущихся ВО на фоне отражений от неподвижных местных предметов, суммируют полученное число (N_{и мин}) отраженных отфильтрованных импульсных сигналов для каждого импульсного объема бортового пассивного радиолокатора каждого БЛАО и активной РЛС обнаружения.10. The phased antenna array of each s-th UAV and the detection radar antenna from each pulse volume (range and azimuth resolution element) receive the reflected signals, filter these reflected signals by frequency to isolate reflections from moving VO against the background of reflections from stationary local objects, sum the number (N _{and min} ) of reflected filtered impulse signals for each impulse volume of the onboard passive radar of each UAV and active R LS detection.

11. Сравнивают результат суммирования сигналов в каждом импульсном объеме БЛАО с установленным для БЛАО порогом П1 обнаружения БЛА с малой отражательной способностью. В случае превышения установленного порога П1 на борту БЛАО принимают решение о том, что в соответствующем импульсном объеме БЛАО обнаружен движущийся ВО. Определяют дальностную и азимутальную координаты обнаруженного ВО, то есть дальность и азимут соответствующего импульсного объема.11. Compare the result of the summation of the signals in each impulse volume of the BLAO with the threshold P1 for detecting a UAV with low reflectivity set for the BLAO. If the set threshold P1 is exceeded, a decision is made on board the UAV that a moving AO has been detected in the corresponding impulse volume of the UAV. The range and azimuth coordinates of the detected VO are determined, that is, the range and azimuth of the corresponding impulse volume.

9. Сравнивают результат суммирования сигналов в каждом импульсном объеме РЛС с установленным для РЛС порогом П2 обнаружения типовых ВО. В случае превышения установленного порога П2 на борту активной РЛС принимают решение о том, что в соответствующем импульсном объеме обнаружен движущийся типовой ВО. Определяют дальностную и азимутальную координаты обнаруженного ВО, то есть дальность и азимут соответствующего импульсного объема активной РЛС.9. Compare the result of the summation of signals in each pulse volume of the radar with the threshold P2 for detecting typical VOs set for the radar. If the set threshold P2 is exceeded, a decision is made on board the active radar that a moving typical VO has been detected in the corresponding impulse volume. The range and azimuth coordinates of the detected VO are determined, that is, the range and azimuth of the corresponding active radar impulse volume.

10. Координаты дальности и азимута каждого обнаруженного ВО передают с борта каждого БЛАО по линии радиосвязи на борт РЛС.10. The coordinates of the range and azimuth of each detected VO are transmitted from the board of each UAV via a radio link to the radar.

11. Проводят отождествление ВО, обнаруженных активной РЛС и пассивными радиолокаторами БЛАО, путем сравнения координат объектов, обнаруженных разными радиолокаторами, то есть основной активной РЛС и пассивными радиолокаторами БЛАО. По результатам совпадения координат с точностью до размеров строба отождествления принимают окончательное решение об обнаружении, то есть решение о принадлежности обнаруженного любым из БЛАО воздушного объекта к БЛА с малой отражательной способностью. При этом придерживаются следующего правила: если координаты ВО, обнаруженного БЛАО, не совпадают с координатами ВО, обнаруженных РЛС, то принимают решение о том, что обнаруженный ВО является БЛА с малой радиолокационной заметностью (с малой отражательной способностью). В остальных случаях обнаруженные ВО относят к типовым.11. Identification of VO detected by active radar and passive UAV radars is carried out by comparing the coordinates of objects detected by different radars, that is, the main active radar and passive UAV radars. Based on the results of the coincidence of coordinates, up to the size of the identification strobe, the final decision on detection is made, that is, the decision on whether the air object detected by any of the UAVs belongs to a UAV with low reflectivity. At the same time, the following rule is followed: if the coordinates of the AO detected by the UAV do not coincide with the coordinates of the AO detected by the radar, then it is decided that the detected AO is a UAV with low radar visibility (with low reflectivity). In other cases, the detected VOs are referred to as typical ones.

Поясним сущность и достигаемый технический результат (эффект) предлагаемого способа обнаружения БЛА.Let us explain the essence and achieved technical result (effect) of the proposed method for detecting UAVs.

Более высокие характеристики обнаружения ВО, достигаемые применением удаленного от РЛС БЛАО, обоснованы в материалах прототипа [6]. При этом следует иметь ввиду, что боковая ЭПР некоторых воздушных объектов, имеющих вытянутую вдоль линии визирования форму (конус, оживало, сфероид вращения, эллипсоид, цилиндр и т.п.), значительно превосходит ЭПР при зеркальном отражении. Это подтверждается теоретическими и экспериментальными исследованиями, представленными в работах [9-10]. Результаты данных исследований представлены в графическом виде на фиг. 4, на котором в частности показаны зависимости относительных ЭПР объектов простой вытянутой формы от разности ракурсов облучения и приема γ. Относительной ЭПР будем считать безразмерную величину, показывающую отношение ЭПР объекта, полученную при γ=90°, к ЭПР того же объекта, полученную при зеркальном отражении (γ=0°). На фиг. 4 представлены зависимости относительных ЭПР следующих объектов: вытянутого сфероида (кривая 8); сигарообразного тела (кривая 9); полубесконечного конуса (кривая 10). Облучение во всех случаях проводилось со стороны узкой части объекта (в нос), что соответствует атакующим ракурсам локации. По графику можно определить, что при приеме отраженного сигнала по боковой нормали (по нормали сбоку) ЭПР вытянутого сфероида вырастает примерно в 6 раз, ЭПР сигарообразного тела - примерно в 11 раз, а ЭПР полубесконечного конуса - примерно в 30 раз. У летательных аппаратов на атакующих ракурсах элементы конструкции планера, как правило, имеют вытянутую по линии визирования форму. Исключение могут составить БЛА, выполненные из композиционных материалов, имеющих малый коэффициент отражения. В них основными отражателями являются антенные системы, двигательные установки, навигационное оборудование и т.д. Однако даже в этом случае эти элементы располагаются в планере БЛА вдоль фюзеляжа, затеняя на атакующем ракурсе друг друга. С бокового же направления они все будут участвовать в отражении, совокупно представляя собой вытянутое вдоль фюзеляжа тело сложной конструкции.Higher characteristics of the detection of VO, achieved by the use of UAVs remote from the radar, are substantiated in the materials of the prototype [6]. In this case, it should be borne in mind that the lateral RCS of some air objects that have a shape elongated along the line of sight (cone, ogive, spheroid of revolution, ellipsoid, cylinder, etc.) significantly exceeds the RCS in specular reflection. This is confirmed by theoretical and experimental studies presented in [9-10]. The results of these studies are presented graphically in Fig. 4, which, in particular, shows the dependences of the relative RCS of objects of a simple elongated shape on the difference in the angles of irradiation and reception γ. Relative RCS will be considered a dimensionless value showing the ratio of the RCS of an object, obtained at γ=90°, to the RCS of the same object, obtained with specular reflection (γ=0°). In FIG. Figure 4 shows the dependences of the relative RCSs of the following objects: a prolate spheroid (curve 8); cigar-shaped body (curve 9); semi-infinite cone (curve 10). Irradiation in all cases was carried out from the side of the narrow part of the object (into the nose), which corresponds to the attacking angles of the location. From the graph, it can be determined that when a reflected signal is received along the lateral normal (along the normal from the side), the EPR of a prolate spheroid grows by about 6 times, the EPR of a cigar-shaped body - by about 11 times, and the EPR of a semi-infinite cone - by about 30 times. In aircraft at attacking angles, the airframe structural elements, as a rule, have a shape elongated along the line of sight. An exception may be UAVs made of composite materials with a low reflection coefficient. In them, the main reflectors are antenna systems, propulsion systems, navigation equipment, etc. However, even in this case, these elements are located in the UAV airframe along the fuselage, shading each other at the attacking angle. From the lateral direction, they will all participate in the reflection, collectively representing a body of complex design elongated along the fuselage.

Это позволяет считать, что обнаружение ВО способом, предложенным выше, будет более надежным, чем у прототипа.This allows us to assume that the detection of VO by the method proposed above will be more reliable than that of the prototype.

В качестве представителей БЛА с вытянутой формой можно указать немецкий CL-289 [11 с. 124], французский Crecerelle [11 с. 125], французско-немецкий Brevel [11 с. 141], американский А160 Hummingbird [12 с. 68], ADM-160А MALD [12 с. 72], AQM-34 [12 с. 76], ударный израильский Harpy [12 с. 165], израильский разведывательный Hermes 450 [12 с. 168] и др.German CL-289 [11 p. 124], French Crecerelle [11 p. 125], French-German Brevel [11 p. 141], American А160 Hummingbird [12 p. 68], ADM-160А MALD [12 p. 72], AQM-34 [12 p. 76], percussion Israeli Harpy [12 p. 165], Israeli reconnaissance Hermes 450 [12 p. 168], etc.

Обоснуем реализуемость (промышленную применимость) предложенного технического решения по обнаружению БЛА с помощью специальных беспилотных летательных аппаратов обнаружения.Let us justify the feasibility (industrial applicability) of the proposed technical solution for detecting UAVs using special detection unmanned aerial vehicles.

Наличие БЛА с дальностью полета десятки-сотни км в настоящее время не вызывает сомнений. Беспилотные аппараты в настоящее время активно применяются во всех областях народного хозяйства, в том числе и в военном деле. Их характеристики широко освещены в открытой печати [11, 12].The presence of UAVs with a flight range of tens to hundreds of kilometers is currently beyond doubt. Unmanned vehicles are currently actively used in all areas of the national economy, including in military affairs. Their characteristics are widely covered in the open press [11, 12].

Способы управления современными БЛА также являются достаточно известными. Их эффективность подтверждается опытом применения БЛА [11] и многочисленными публикациями, раскрывающими принципы управления беспилотными летательными аппаратами [13-16].Ways to control modern UAVs are also quite well known. Their effectiveness is confirmed by the experience of using UAVs [11] and numerous publications that reveal the principles of control of unmanned aerial vehicles [13-16].

Негативное влияние ветра и другие дестабилизирующие факторы, сопровождающие БЛА и его бортовой радиолокатор, устраняется компенсационными методами, без которых невозможно проводить картографирование местности бортовыми радиолокаторами с синтезированной апертурой. Эти методы являются известными [17] и уже применяемыми в бортовых радиолокационных системах БЛА. Так, например, в [18] повествуется о радаре MiSAR, устанавливаемом на разведывательные БЛА. Этот радар с массой около 4 кг и размещается внутри объема в 10 кубических дециметров, потребляя мощность не более 60 Вт. Он может просматривать полосы земной поверхности шириной до 1 км в полосовом режиме, обеспечивая разрешение около 0,5 м. Антенна радара на карданной подвеске нейтрализует рыскание и изменение угла крена несущей платформы. Полученная радаром радиолокационная информация передается по линии передачи данных на наземную станцию управления видовой обработки в реальном масштабе времени.The negative impact of the wind and other destabilizing factors accompanying the UAV and its onboard radar are eliminated by compensation methods, without which it is impossible to map the terrain with onboard synthetic aperture radars. These methods are known [17] and already used in UAV airborne radar systems. So, for example, in [18] the MiSAR radar, which is installed on reconnaissance UAVs, is described. This radar weighs about 4 kg and is placed inside a volume of 10 cubic decimeters, consuming no more than 60 watts of power. It can view stripes of the earth's surface up to 1 km wide in strip mode, providing a resolution of about 0.5 m. The radar antenna on a gimbal suspension neutralizes yaw and changes in the roll angle of the carrier platform. The radar information received by the radar is transmitted via a data link to the ground control station of the view processing in real time.

Примером отечественного бортового радиолокатора с синтезированной апертурой (PC А) является также мини-радиолокатор "Генезис PCА" [19]. Он разработан компанией «Техногенезис» ООО «Лазерные компоненты». Масса его антенны составляет 1 кг, инерциального блока - 1,1 кг, стабилизированного привода антенны - 3,5 кг, вычислителя - 2,2 кг. Общая масса радиолокатора с вычислителем 7,8 кг. Радар ведет радиолокационную съемку земной поверхности полосой 3 км с разрешением 0,5 м. Подобных радиолокаторов в России большое множество. Все они имеют массу, допускающую их использование в составе бортового оборудования БЛА.An example of a domestic airborne synthetic aperture radar (PC A) is also the Genesis PCA mini-radar [19]. It was developed by Technogenesis, LLC Laser Components. The mass of its antenna is 1 kg, the inertial unit - 1.1 kg, the stabilized antenna drive - 3.5 kg, the calculator - 2.2 kg. The total mass of the radar with the calculator is 7.8 kg. The radar surveys the earth's surface with a strip of 3 km with a resolution of 0.5 m. There are a lot of similar radars in Russia. All of them have a mass that allows their use as part of the UAV onboard equipment.

Возможность углового перемещения луча диаграммы направленности антенны радиолокатора БЛАО может быть обоснована множеством публикаций о реализации прожекторного (телескопического) режима синтезирования апертуры, который в соответствии со своим принципом предполагает постоянное сканирование лучом ДНА. Об этом дословно свидетельствует источник [20]. Очевидно, что организовать сканирование лучом ДНА конструктивно проще, применяя фазированную антенную решетку. Так в [21] детально описана структура радиолокатора БЛА с высоким разрешением на основе активной фазированной антенной решетки, осуществляющей электронное сканирование лучом (основным лепестком) ДНА в азимутальной и угломестной плоскостях. В данном радиолокаторе предусмотрена стабилизация луча ДНА при эволюциях БЛА в турбулентной атмосфере.The possibility of angular displacement of the beam of the directional pattern of the UAV radar antenna can be substantiated by many publications on the implementation of the projector (telescopic) aperture synthesis mode, which, in accordance with its principle, involves constant scanning of the AP beam. This is literally evidenced by the source [20]. It is obvious that it is constructively easier to organize scanning with a DND beam using a phased antenna array. For example, in [21], the structure of a high-resolution UAV radar based on an active phased antenna array that performs electronic scanning with the beam (main lobe) of the DND in the azimuth and elevation planes is described in detail. This radar provides for the stabilization of the DND beam during UAV evolutions in a turbulent atmosphere.

Можно привести множество примеров конкретной реализации радиолокаторов БЛА с телескопическим режимом синтезирования апертуры антенны. Например, в [17 с. 41] описывается радиолокатор Lynx (AN/APY-8), предназначенный в том числе и для БЛА. В нем наряду с полосовым реализован и телескопический режим синтезирования апертуры с разрешением 0,1 м. Этот режим требует изменения положения луча ДНА по азимуту. Далее в [17 с. 42] рассмотрен радиолокатор MiniSAR уменьшенной по сравнению с Lynx массой. Основным режимом работы его РСА является телескопический, при котором луч ДНА сканирует в азимутальной плоскости по определенному закону. Сигналы управления могут изменять этот закон, что является подтверждением возможности управления лучом ДНА радиолокатора БЛА, которое необходимо для реализации предлагаемого способа обнаружения БЛА (с малой радиолокационной заметностью). Приводятся в [17 с. 44-45] сведения и о семействе радиолокаторов NanoSAR, предназначенных для мини-БЛА типа ScanEagle и RQ-11 Raven. В перечень режимов радиолокаторов NanoSAR входит телескопический с изменением углового положения луча ДНА.There are many examples of a specific implementation of UAV radars with a telescopic antenna aperture synthesis mode. For example, in [17 p. 41] describes the Lynx radar (AN / APY-8), which is also intended for UAVs. Along with the strip mode, it also implements a telescopic aperture synthesis mode with a resolution of 0.1 m. This mode requires a change in the azimuth position of the DN beam. Further in [17 p. 42] considers a MiniSAR radar with a reduced mass compared to Lynx. The main operating mode of its SAR is telescopic, in which the DND beam scans in the azimuthal plane according to a certain law. Control signals can change this law, which confirms the ability to control the beam of the UAV radar, which is necessary for the implementation of the proposed method for detecting UAVs (with low radar visibility). Given in [17 p. 44-45] information about the family of NanoSAR radars designed for mini-UAVs such as ScanEagle and RQ-11 Raven. The list of NanoSAR radar modes includes telescopic with a change in the angular position of the DN beam.

Что касается метода отождествления воздушных объектов путем проверки попадания их отметок в стробы отождествления, то этот прием является стандартным и общепринятым. Сведения о его вариантах и принципах реализации приводятся, например, в [22-26]. Существуют и более прогрессивные цифровые способы отождествления, но для реализации предлагаемого способа обнаружения БЛА это не имеет принципиального значения. Прием отнесения отметок от ВО, полученных разными измерителями (разными радиолокаторами), является известным и широко применяемым.As for the method of identifying air objects by checking whether their marks fall into the identification gates, this technique is standard and generally accepted. Information about its variants and implementation principles is given, for example, in [22–26]. There are also more advanced digital identification methods, but this is not of fundamental importance for the implementation of the proposed method for detecting UAVs. The method of assigning marks from the VO obtained by different meters (different radars) is known and widely used.

Таким образом, все технические приемы, обеспечивающие предлагаемый способ обнаружения БЛА являются известными и реализуемыми.Thus, all the techniques that provide the proposed method for detecting UAVs are known and feasible.

Как следует из описания и сущности предлагаемого способа, он действительно может улучшить характеристики обнаружения малозаметных беспилотных летательных аппаратов вытянутых форм на атакующих ракурсах за счет увеличенной интенсивности отражения радиоволн в боковом относительно линии визирования направлении. Способ может быть рекомендован для использования в перспективных РЛС обнаружения малозаметных ВО различного назначения, в том числе аэродромных, морских и других радиолокаторах с большой дальностью действия.As follows from the description and essence of the proposed method, it can really improve the detection characteristics of obscure elongated unmanned aerial vehicles at attacking angles due to the increased intensity of radio wave reflection in the lateral direction relative to the line of sight. The method can be recommended for use in advanced radars for detecting low-observable VO for various purposes, including airfield, marine and other long-range radars.

Источники информацииInformation sources

1. Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника. Пер. с англ. М.: Сов. радио, 1967. Том 1. Основы радиолокации. 456 с.1. Handbook of radar / Ed. M.I. Skolnik. Per. from English. M.: Sov. radio, 1967. Volume 1. Fundamentals of radar. 456 p.

2. Теоретические основы радиолокации / Под ред. Я.Д. Ширмана. М., Сов. радио, 1970. - 560 с.2. Theoretical Foundations of Radar / Ed. I. Shirman. M., Sov. radio, 1970. - 560 p.

3. Охрименко А.Е. Основы радиолокации и радиоэлектронная борьба. Часть 1. Основы радиолокации. М., Воениздат, 1983. - 456 с.3. Okhrimenko A.E. Fundamentals of radar and electronic warfare. Part 1. Fundamentals of radar. M., Military Publishing House, 1983. - 456 p.

4. Справочник по основам радиолокационной техники / Под ред. В.В. Дружинина. М., Воениздат, 1967. 768 с.4. Handbook on the basics of radar technology / Ed. V.V. Druzhinin. M., Military Publishing House, 1967. 768 p.

5. Радиолокационная станция обнаружения целей 9С18М1. Техническое описание. Книга 1. Общие сведения. ЕФ 1.005.029 ТО, 1983. 152 с.5. Radar station for detecting targets 9S18M1. Technical description. Book 1. General information. EF 1.005.029 TO, 1983. 152 p.

6. Патент РФ №2760828 от 30.11.2021. Радиолокационный способ обнаружения беспилотных летательных аппаратов. МПК G01S 13/52. Вицукаев А.В., Митрофанов Д.Г., Кауфман Г.В., Сотникова О.Б. Заявка №2021108462. Заявл. 29.03.2021. Опубл. 30.11.2021. Бюл. №34 (прототип).6. Patent of the Russian Federation No. 2760828 dated November 30, 2021. Radar method for detecting unmanned aerial vehicles. IPC G01S 13/52. Vitsukaev A.V., Mitrofanov D.G., Kaufman G.V., Sotnikova O.B. Application No. 2021108462. Appl. 03/29/2021. Published 11/30/2021. Bull. No. 34 (prototype).

7. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. Учебник для вузов. М., Сов. радио, 1973. 496 с.7. Finkelstein M.I. Fundamentals of radar. Textbook for high schools. M., Sov. radio, 1973. 496 p.

8. Радиолокационные устройства (теория и принципы построения). Под ред. В.В. Григорина-Рябова. М., Сов. радио, 1970. 680 с.8. Radar devices (theory and principles of construction). Ed. V.V. Grigorin-Ryabov. M., Sov. radio, 1970. 680 p.

9. Аверьянов В.Я. Разнесенные радиолокационные станции и системы. Минск: Наука и техника, 1978. 184 с.9. Averyanov V.Ya. Diversified radar stations and systems. Minsk: Science and technology, 1978. 184 p.

10. Зигель и др. Двухпозиционные радиолокационные поперечные сечения поверхностей вращения // Вопросы радиолокационной техники. 1955. №6.10. Siegel et al. Two-position radar cross-sections of surfaces of revolution // Issues of radar technology. 1955. No. 6.

11. Мосов С.П. Беспилотная разведывательная авиация стран мира: история создания, опыт боевого применения, современное состояние, перспективы развития. Монография. Киев: Изд. дом «Румб», 2008. 160 с.11. Mosov S.P. Unmanned reconnaissance aircraft of the countries of the world: history of creation, experience of combat use, current state, development prospects. Monograph. Kyiv: Ed. house "Rumb", 2008. 160 p.

12. Василии Н.Я. Беспилотные летательные аппараты. Минск: ООО «Попурри», 2003. 272 с.12. Vasily N.Ya. Unmanned aerial vehicles. Minsk: Potpourri LLC, 2003. 272 p.

13. https://infopedia.su/20x54a6.html.13. https://infopedia.su/20x54a6.html.

14. https://bespilotnik24.ru/upravlenie-bpla.14. https://bespilotnik24.ru/upravlenie-bpla.

15. https://www.dissercat.com/content/metody-upravleniya-bespilotnymi-letatelnymi-apparatami-v-obshchem-vozdushnom-prostranstve-s-.15. https://www.dissercat.com/content/methody-upravleniya-bespilotnymi-letatelnymi-apparatami-v-obshchem-vozdushnom-prostranstve-s-.

16. Шилов К.E. Разработка системы автоматического управления беспилотным летательным аппаратом мультироторного типа. Труды МФТИ. 2014. Т. 6. №4. С. 139-152.16. Shilov K.E. Development of an automatic control system for an unmanned aerial vehicle of a multirotor type. Proceedings of the Moscow Institute of Physics and Technology. 2014. V. 6. No. 4. pp. 139-152.

17. Купряшкин И.Ф., Лихачев В.П., Рязанцев Л.Б. Малогабаритные многофункциональные РЛС с непрерывным частотно-модулированным излучением. М., Радиотехника. 2020. 280 с.17. Kupryashkin I.F., Likhachev V.P., Ryazantsev L.B. Small-sized multifunctional radars with continuous frequency-modulated radiation. M., Radio engineering. 2020. 280 p.

18. http://militaryarticle.ru/viniti-ran/2005-viniti/11238-o-vozmozhnostjah-razvedyvatelnyh-bespilotnyh.18. http://militaryarticle.ru/viniti-ran/2005-viniti/11238-o-vozmozhnostjah-razvedyvatelnyh-bespilotnyh.

19. https://technogenezis.ru/mini-rls-genezis-rsa.19. https://technogenezis.ru/mini-rls-genezis-rsa.

20. Виноградов В. Возможности современных РЛС с синтезированием апертуры антенны // Зарубежное военное обозрение. 2009. №2. С. 52-57. http://militaryarticle.ru/zarubezhnoe-voennoe-obozrenie/2009-zvo/7730-vozmozhnosti-sovremennyh-rls-s-sintezirovaniem.20. Vinogradov V. Capabilities of modern radars with antenna aperture synthesis // Foreign Military Review. 2009. No. 2. pp. 52-57. http://militaryarticle.ru/zarubezhnoe-voennoe-obozrenie/2009-zvo/7730-vozmozhnosti-sovremennyh-rls-s-sintezirovaniem.

21. Патент РФ №2429990 от 27.09.2011. Многофункциональная РЛС высокого разрешения с активной фазированной решеткой для пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов. Андреев Г.И и др. Заявка №2010134597 от 19.08.2010. Бюлл. 27.21. Patent of the Russian Federation No. 2429990 dated September 27, 2011. Multifunctional high resolution active phased array radar for manned and unmanned aerial vehicles. Andreev G.I. and others. Application No. 2010134597 dated 19.08.2010. Bull. 27.

22. Патент РФ №2096804 от 20.11.1977. Радиолокационная система целеуказания. Машков Г.М., Оршлет С.С.и др. Заявка №95122250. Заявл. 26.12.1995.22. Patent of the Russian Federation No. 2096804 dated 11/20/1977. Radar target designation system. Mashkov G.M., Orshlet S.S. and others. Application No. 95122250. Appl. 12/26/1995.

23. https://mipt.ru/education/chair/military/upload/ce2/f_4rmbfl-arph8iq3yu4.pdf.23. https://mipt.ru/education/chair/military/upload/ce2/f_4rmbfl-arph8iq3yu4.pdf.

24. Патент РФ №2561950 от 10.09.2015. Способ третичной обработки радиолокационной информации в вычислительной системе пункта управления. Савенков Ю.А., Слугин В.Г. и др. Заявка №2014125766. Заявл. 25.06.2014.24. Patent of the Russian Federation No. 2561950 dated September 10, 2015. The method of tertiary processing of radar information in the computer system of the control room. Savenkov Yu.A., Slugin V.G. and others. Application No. 2014125766. Appl. 06/25/2014.

25. Черняк B.C. Многопозиционная радиолокация. М., Радио и связь. 1993. 416 с.25. Chernyak B.C. multi-position radar. M., Radio and communication. 1993. 416 p.

26. Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М., Сов. радио. 1974. 432 с.26. Kuzmin S.Z. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. M., Sov. radio. 1974. 432 p.

Claims

A radar method for detecting unmanned aerial vehicles, which consists in the fact that in an active radar detection station, the pulse repetition period and the antenna rotation speed in azimuth in a narrow azimuthal detection sector of the order of 10 ° are reduced in size, and the angular velocity of the antenna rotation and the pulse repetition period are reduced until they reach extremely small values, at which it is still possible to unambiguously determine the coordinates of air objects and survey the airspace for an acceptable time, launch in advance in the direction of the alleged unauthorized appearance low-reflective unmanned aerial vehicles of interest an auxiliary detection unmanned aerial vehicle with a passive receiving radar operating on the same carrier frequency as the active detection radar, equipping the detection unmanned aerial vehicle with either a mechanically azimuthally controlled antenna or a phased antenna array that allows control of the azimuth direction of the main lobe of its radiation pattern, range the probability of finding an unmanned aerial vehicle of detection is chosen 1-2 km less than the far boundary of the detection zone of an active radar station, that is, than its maximum instrumental range at which it is supposed to detect unmanned aerial vehicles that make unauthorized flights, structurally provide for the presence of a constant stable radio connection of an unmanned aerial vehicle of detection with an active radar detection station, through this radio communication, using the control signals of an active radar station, control the trajectory of the detection unmanned aerial vehicle flight, with the help of control signals transmitted from the active radar station to the detection unmanned aerial vehicle, the angular direction of the main lobe of the radiation pattern emitting probing signals of the active radar station is synchronized with the angular direction of the main lobe of the radiation pattern receiving the reflected signals of the detection unmanned aerial vehicle antenna, in the intervals between the control signals of the active radar station from the detection unmanned aerial vehicle control signals are transmitted to the active radar station about the location coordinates of the detection unmanned aerial vehicle, in the process of slow rotation in azimuth of the antenna of the detection radar station, pulsed probing signals with a reduced pulse repetition period T are emitted into space using its antenna system_And, the detection unmanned aerial vehicle antenna and the radar station antenna receive reflected signals from each pulse volume, these reflected signals are filtered by frequency to distinguish reflections from moving air objects against the background of reflections from stationary local objects, the resulting number of reflected filtered signals for each detection radar impulse volume and each impulse volume of the onboard passive radar of the detection unmanned aerial vehicle is compared, the result of summing the signals in each unmanned aerial vehicle pulse volume is compared detection threshold P1 for detection of unmanned aerial vehicles with low reflectivity, if the established threshold P1 is exceeded, a decision is made on board the detection unmanned aerial vehicle that a moving air object has been detected in the corresponding pulse volume of the radar of the detection unmanned aerial vehicle, the result of summing the signals in each pulse volume of the radar detection station is compared with the air object detection threshold P2 set for it, in case the summed one is exceeded by the signal of the set threshold P2 on board the active detection radar, a decision is made that a moving air object has been detected in the corresponding pulse volume, the range and azimuth coordinates of each air object detected by the active detection radar and the passive radar of the detection unmanned aerial vehicle are determined, the range and azimuth coordinates of each detected air object are transmitted from the detection unmanned aerial vehicle via the radio link to the active radar detection station, identify the air objects detected by the active radar and the passive radar of the detection unmanned aerial vehicle by comparing the coordinates of the detected objects, based on the coincidence of the coordinates of the detected air objects with an accuracy of the size of the identification strobe, the final decision is made on whether the detected air object belongs to unmanned aerial vehicles with low reflectivity using the rule: if the coordinates of the air object detected by the detection unmanned aerial vehicle do not coincide with the coordinates of air objects active detection radar, then this airborne object detected by an unmanned aerial vehicle of detection is classified as an unmanned aerial vehicle with low reflectivity,

characterized in that, based on information about the possible directions of unauthorized approach of unmanned aerial vehicles, the position and value of the wide azimuth sector for detecting unmanned aerial vehicles is assigned, covering all such directions, the approximately selected value of the wide azimuth sector is increased to the value where Δβ _uac is the value of the narrow azimuth detection sector, the narrow azimuth detection sectors are adjacent, that is, adjacent to each other, the number S of narrow azimuth sectors is determined by the formula

Ceil(*) - operation of rounding a number * to the next integer; - начальное значение азимутальной протяженности широкого азимутального сектора обнаружения, уменьшение периода повторения импульсов Т _и РЛС и снижение скорости вращения ω _β антенны РЛС по азимуту β до предельно малых величин, при которых сохраняется возможность однозначно определять координаты воздушных объектов и осуществлять обзор воздушного пространства за допустимое время, проводят во всем назначенном широком азимутальном секторе, в каждом s-м из S узком азимутальном секторе обнаружения используют свой отдельный беспилотный летательный аппарат обнаружения, который заблаговременно запускают в направлении дальней границы обнаружения активной РЛС по биссектрисе соответствующего узкого азимутального сектора, все S беспилотных летательных аппаратов обнаружения оснащают одинаковыми пассивными работающими на прием радиолокационными станциями, работающими на той же несущей частоте, что и основная активная РЛС обнаружения, каждый из S беспилотных летательных аппаратов обнаружения оснащают одинаковой по конструкции пассивной приемной фазированной антенной решеткой, способной управлять азимутальным и угломестным положениями основного лепестка ее диаграммы направленности, высоты полета всех беспилотных летательных аппаратов обнаружения устанавливают одинаковыми, дальность нахождения беспилотного летательного аппарата обнаружения в каждом узком азимутальном секторе выбирают на 1-2 км меньшей, чем дальняя граница зоны обнаружения радиолокационной станции, наличие постоянной устойчивой радиосвязи с радиолокационной станцией обнаружения предусматривают для каждого s-го беспилотного летательного аппарата обнаружения, посредством этой радиосвязи с помощью управляющих сигналов радиолокационной станции управляют траекторией полета и местонахождением каждого s-го беспилотного летательного аппарата обнаружения, с помощью передаваемых на борт соответствующего s-го беспилотного летательного аппарата обнаружения управляющих сигналов радиолокационной станции синхронизируют угловое направление основного лепестка излучающей зондирующие сигналы антенны радиолокационной станции с угловым направлением основного лепестка диаграммы направленности принимающей отраженные сигналы фазированной антенной решетки s-го беспилотного летательного аппарата обнаружения, для организации двусторонней радиосвязи между беспилотными летательными аппаратами обнаружения и радиолокационной станции для каждого s-го беспилотного летательного аппарата обнаружения устанавливают свой интервал приема ΔТ _прм и передачи ΔТ _прд информации, значения которых рассчитывают по формулам ΔТ _прм =Т _прм /S; ΔT _prd =T _prd /S, where T _prm - the entire time cycle of receiving information by airborne radio communications of unmanned aerial vehicles of detection; Т _прд - весь временной цикл передачи информации с бортов беспилотных летательных аппаратов обнаружения на борт активной радиолокационной станции, в перерывах между управляющими сигналами радиолокационной станции в интервале передачи информации ΔТ _прдs с борта каждого s-го беспилотного летательного аппарата обнаружения передают на радиолокационную станцию контрольные сигналы о координатах местоположения этого s-го беспилотного летательного аппарата обнаружения, в процессе замедленного вращения антенны радиолокационной станции обнаружения по азимуту в пределах широкого азимутального сектора излучают в пространство с помощью антенной системы радиолокационной станции импульсные зондирующие сигналы с уменьшенным периодом повторения импульсов Т _и , беспилотный летательный аппарат обнаружения, проводящий обнаружение в своем узком азимутальном секторе, именуют секторным, а беспилотные летательные аппараты обнаружения, проводящие обнаружение в каком-либо узком азимутальном секторе, находясь при этом за пределами этого узкого азимутального сектора, именуют вспомогательными, по линиям радиосвязи сообщают всем вспомогательным беспилотным летательным аппаратам обнаружения координаты s-го секторного беспилотного летательного аппарата обнаружения, принадлежащего тому узкому азимутальному сектору, в котором в определенный период будет находиться основной лепесток диаграммы направленности антенны радиолокационной станции, и границы временного интервала ΔT _s ожидаемого нахождения основного лепестка диаграммы направленности антенны радиолокационной станции в пределах этого s-го узкого азимутального сектора, при нахождении основного лепестка диаграммы направленности антенны радиолокационной станции в каком-либо s-м узком азимутальном секторе все остальные узкие азимутальные сектора нумеруют по ходу часовой стрелки от нуля до J, диаграммы направленности пассивных фазированных антенных решеток вспомогательных беспилотных летательных аппаратов обнаружения в период ΔT _s направляют на s-й секторный для периода ΔT _s беспилотный летательный аппарат обнаружения, самому раннему из вспомогательных беспилотных летательных аппаратов обнаружения при движении луча диаграммы направленности антенны по часовой стрелке с номером j=0 устанавливают угломестное положение лепестка диаграммы направленности его фазированной антенной решетки, равное угломестному положению лепестка диаграммы направленности фазированной антенной решетки секторного беспилотного летательного аппарата обнаружения ε _ceкт , остальным j-м вспомогательным беспилотным летательным аппаратам обнаружения на период ΔT _s устанавливают угломестные положения лепестка диаграммы направленности их фазированных антенных решеток, вычисляемые по формуле

ε=ε _sect +(-1) ^j Round(j/2)K _cm Θ _ε0.5 ,

where Round(*) is the operation of rounding the number * to an integer; K _см - коэффициент смещения угломестного лепестка диаграммы направленности фазированной антенной решетки беспилотного летательного аппарата обнаружения в долях ширины его угломестной диаграммы направленности Θ _ε0,5 по уровню половинной мощности, выбираемый заблаговременно экспериментальным или расчетным путем и равный, например, K _см =0,2, принимают фазированной антенной решеткой каждого s-го беспилотного летательного аппарата обнаружения от каждого импульсного объема отраженные сигналы, проводят фильтрацию этих отраженных сигналов по частоте для выделения отражений от движущихся воздушных объектов на фоне отражений от неподвижных местных предметов, суммируют полученное число (N _{и мин} ) отраженных отфильтрованных импульсных сигналов для каждого импульсного объема бортового пассивного радиолокатора каждого беспилотного летательного аппарата обнаружения, сравнивают результат суммирования сигналов в каждом импульсном объеме каждого беспилотного летательного аппарата обнаружения с единым установленным для беспилотных летательных аппаратов обнаружения порогом П1 обнаружения беспилотных летательных аппаратов с малой отражательной способностью, в случае превышения установленного порога П1 на борту соответствующего беспилотного летательного аппарата обнаружения принимают решение о том, что в соответствующем импульсном объеме соответствующего беспилотного летательного аппарата обнаружения обнаружен движущийся воздушный объект, определяют дальностную и азимутальную координаты обнаруженных каждым беспилотным летательным аппаратом обнаружения воздушных объектов, координаты дальности и азимута каждого обнаруженного ВО передают с борта каждого беспилотного летательного аппарата обнаружения по линии радиосвязи на борт РЛС, перед принятием окончательного решения о принадлежности обнаруженных воздушных объектов к беспилотным летательным аппаратам с малой отражательной способностью проводят отождествление воздушных объектов, обнаруженных радиолокационной станцией и пассивными радиолокаторами всех беспилотных летательных аппаратов обнаружения, путем сравнения координат обнаруженных объектов, по результатам совпадения координат обнаруженных воздушных объектов с точностью до размеров строба отождествления принимают окончательное решение о принадлежности обнаруженного воздушного объекта к беспилотным летательным аппаратам с малой отражательной способностью с использованием правила: если координаты воздушного объекта, обнаруженного беспилотным летательным аппаратом обнаружения, не совпадают с координатами воздушных объектов, обнаруженных активной радиолокационной станцией обнаружения, то этот воздушный объект, обнаруженный беспилотным летательным аппаратом обнаружения, относят к беспилотным летательным аппаратам с малой отражательной способностью.