ДОПЛЕРОВСКОЕ РАДИОЛОКАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО РАСПОЗНАВАНИЯ ТУРБОВИНТОВЫХ САМОЛЕТОВ Российский патент 1994 года по МПК G01S13/52 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в доплеровских радиолокационных системах для распознавания многодвигательных турбовинтовых с соосными винтами самолетов типа АЕ-22 при их наблюдении с передней и задней полусферы.

Цель изобретения - автоматическое распознавание самолетов с турбовинтовыми двигателями с соосными винтами на встречных и догонных курсах.

На фиг. 1 изображена структурная схема доплеровского радиолокационного устройства распознавания турбовинтовых самолетов; на фиг. 2 - структурная схема блока распознавания; на фиг. 3 - спектральный портрет самолета с турбовинтовыми двигателями с соосными винтами при радиолокационном наблюдении с передней полусферы, на фиг. 4 - то же, при радиолокационном наблюдении с задней полусферы; на фиг. 5а - спектр сигнала на входе первого фильтра доплеровских частот при радиолокационном наблюдении с передней полусферы; на фиг. 5б - спектр сигнала на входе второго фильтра доплеровских частот при радиолокационном наблюдении с передней полусферы; на фиг. 5в - спектр сигнала на входе третьего фильтра доплеровских частот при радиолокационном наблюдении с передней полусферы.

Доплеровское радиолокационное устройство распознавания турбовинтовых самолетов (см. фиг. 1) содержит передатчик 1, антенный переключатель 2, антенну 3, первый 5, второй 21, третий 27 смесители, усилитель 6 промежуточной частоты, возбудитель 4 передатчика, стробируемый блок 7, первый 8, второй 18, третий 24 балансные смесители, первый 22, второй 28 гетеродины, первый 9, второй 19, третий 25 фильтры доплеровских частот, первый 10, второй 20, третий 26 автоселекторы скорости, временной различитель 14, блок управления 11, синхронизатор 12, генератор 15 селекторных импульсов, генератор 17 строба, индикатор 13, блок распознавания 23, делитель 16 периода повторения на два.

Блок распознавания (см. фиг. 2) 23 содержит первый 29 и второй 38 нормирующие усилители, первый 30, второй 36 и третий 39 аналого-цифровые преобразователи, генератор 32 тактовых импульсов, первый 31, второй 33, третий 40 и четвертый 41 вычитатели, первое 34 и второе 42 постоянные запоминающие блоки, первый 35 и второй 43 дешифраторы, элемент И 37.

Доплеровское радиолокационное устройство распознавания турбовинтовых самолетов работает следующим образом.

Рассмотрим спектр сигнала на входе приемника. В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что спектр отраженного сигнала от самолета типа АН-22 с турбовинтовыми двигателями с соосными винтами при облучении его с передней полусферы имеет вид, изображенный на фиг. 3, при облучении с задней полусферы - вид, изображенный на фиг. 4, где 1 - спектральная составляющая обусловленная отражением сигнала от планера, 2 - спектральные составляющие, обусловленные модуляцией сигнала, отраженного от вращающихся лопастей "толкающих" соосных винтов двигателей, 3 - спектральные составляющие, обусловленные модуляцией сигнала, отраженного от вращающихся лопастей "тянущих" соосных винтов двигателей.

Так как на каждом двигателе установлено по два соосных винта, лопасти которых вращаются с одинаковой частотой в противоположном направлении (с противоположными углами установки), то на частотной оси модуляционные составляющие относительно составляющей планера расположены на одинаковых расстояниях равных /N˙F_р/ , где N - количество лопастей каждого винта двигателей, F_р - частота вращения лопастей винтов двигателей, обычно N˙F_р = 8-11 кГц.

Спектральные составляющие от "толкающих" соосных винтов двигателей будут располагаться выше планерной составляющей, а от "тянущих" - ниже планерной составляющей.

Следовательно, если одновременно вести наблюдение за планерной составляющей, а также верхней и нижней модуляционными составляющими вращающихся лопастей соосных винтов двигателей, то можно распознавать самолеты, оснащенные турбовинтовыми двигателями с соосными винтами от других типов летательных аппаратов.

При обнаружении целей доплеровское радиолокационное устройство распознавания турбовинтовых самолетов работает в соответствии со следующими алгоритмами. Импульсы передатчика 1 с несущей частотой f_o + f_пр, где f_o - несущая частота, f_пр - промежуточная частота, через антенный переключатель 2 излучаются антенной 3 в пространство, отраженные импульсы принимаются антенной 3 и через антенный переключатель 2, а также первый смеситель 5, где происходит перенос спектра на частоту f_пр, подаются на усилитель 6 промежуточной частоты. Опорным сигналом для работы смесителя 5 служит сигнал частотой f_o с возбудителя 4 передатчика. После усиления сигнал подается на стробируемый блок 7 и на временной различитель 14. Стробируемый блок 7 открывается на время длительности строба, поступающего с генератора 17 строба. Положение строба на оси времени жестко связано с размещением селекторных импульсов раннего U_р и позднего U_п и изменяется под воздействием напряжения, вырабатываемого блоком управления 11. Со стробируемого блока 7 сигнал подается на первый 8, второй 18 и третий 24 балансные смесители, на вторые входы второго 18 и третьего 24 балансных смесителей поступают соответственно сигналы с второго 21 и третьего 27 смесителей. Сигнал, поступающий с второго 21 смесителя, имеет частоту, выбранную из расчета обеспечения наилучших условий выделения модуляционной составляющей, обусловленной отражением от вращающихся лопастей "толкающих" соосных винтов двигателя (выше планерной и обозначенной цифрой 2 на фиг. 5б), вторым фильтром 19 доплеровских частот. Сигнал, поступающий с третьего смесителя 27, имеет частоту, выбранную из расчета обеспечения наилучших условий выделения модуляционной составляющей, обусловленной отражением от вращающихся лопастей "тянущих" соосных винтов двигателя (ниже планерной и обозначенной цифрой 3 на фиг. 5в), третьим фильтром 25 доплеровских частот. Полоса пропускания первого фильтра 9 доплеровских частот выбирается из условий наилучшего выделения планерной составляющей спектра (обозначенной цифрой 1 на фиг. 5а). После прохождения первого фильтра 9 доплеровских частот импульсы растягиваются на весь период следования и поступают на первый автоселектор 10 скорости. Автоселектор 10 скорости производит поиск и захват сигнала в области настройки первого фильтра 9 доплеровских частот. С третьего выхода первого автоселектора 10 скорости команда о произведенном захвате поступает на индикатор 13, а с четвертого выхода на первый вход блока 23 распознавания поступает напряжение, пропорциональное доплеровской частоте сигнала от планера, захваченного первым автоселектором 10 скорости. Аналогично работают второй 20 и третий 26 автоселекторы скорости. С выхода второго 20 автоселектора скорости на второй вход блока 23 распознавания поступает напряжение, пропорциональное доплеровской частоте сигнала от "толкающих" соосных винтов двигателей. С выхода третьего 26 автоселектора скорости на третий вход блока 23 распознавания поступает напряжение, пропорциональное доплеровской частоте сигнал от"тянущих" соосных винтов двигателей.

Выход временного различителя 14 связан с блоком управления 11, который воздействует на синхронизатор 12, осуществляющий через делитель 16 периода повторения на два формирование напряжений перемещения импульсов генератора 17 строба и генератора 15 селекторных импульсов. Синхронизация работы блоков передатчика 1, генераторов 17 строба и 15 селекторных импульсов осуществляется синхронизатором 12, с выхода которого на эти блоки поступают импульсы запуска. Период следования импульсов запуска с синхронизатора 12 жестко связан с величиной напряжения, поступающего на его вход с выхода блока управления 11.

Собственно распознавание у турбовинтовых самолетов с соосными винтами осуществляется в блоке 23 распознавания путем сопоставления напряжений, поступающих на его первый, второй и третий входы. Информация с блока распознавания 23 поступает на второй вход индикатора 13.

Использование: в радиолокации для распознавания турбовинтовых самолетов с соосными винтами по модуляционным спектральным составляющим, обусловленным отражением зондирующего сигнала от вращающихся лопастей "толкающих" и "тянущих" соосных винтов двигателей, и сравнения их доплеровских частот с измеренным значением доплеровской частоты сигнала от планера самолета. Сущность изобретения: устройство содержит: передатчик 1, антенный переключатель 2, антенну 3, смесители 5, 21, 27, усилитель промежуточной частоты 6, возбудитель 4 передатчика, стробирующий блок 7, балансные смеситель 8, 18, 24, гетеродины 22, 28, фильтры доплеровских частот 9, 19, 25, автоселекторы скорости 10, 20, 26, временной различитель 14, блок управления 11, синхронизатор 12, генератор селекторных импульсов 15, генератор строба 17, индикатор 13, делитель периода повторения на два 16, блок распознавания 23. 1-2-3, 2-5-6-7-8-9-10-1, 14-11-12-1, 4-1, 4-5, 3-2, 6-14, 10-13, 12-16-15-14, 16-17-7, 4-27-24-25-26-23, 28-27, 4-8, 10-23, 7-18-19-20-23, 22-21-18, 4-21. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. ДОПЛЕРОВСКОЕ РАДИОЛОКАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО РАСПОЗНАВАНИЯ ТУРБОВИНТОВЫХ САМОЛЕТОВ, содержащее антенну, соединенную через антенный переключатель с выходом передатчика и первым входом первого смесителя, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами возбудителя передатчика, выход первого смесителя через усилитель промежуточной частоты соединен с первыми входами стробируемого блока и временного различителя, первый и второй входы первого балансного смесителя соединены соответственно с выходами стробируемого блока и третьим выходом возбудителя передатчика, выход первого балансного смесителя через первый фильтр доплеровской частоты соединен с входом первого автоселектора скорости, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым и третьими входами временного различителя, третий выход первого автоселектора скорости - с первым входом индикатора, выход временного различителя соединен с входом блока управления, выход которого соединен с входом синхронизатора, выход которого соединен с первым входом передатчика и через делитель периода повторения на два - с входом генератора селекторных импульсов и генератора строба, выход которого соединен с вторым входом стробируемого блока, первый и второй выходы генератора селекторных импульсов соединены соответственно с четвертым и пятым входами временного различителя, отличающееся тем, что в него введены блок распознавания, второй и третий смесители, второй и третий автоселекторы скорости, первый и второй гетеродины, второй и третий балансные смесители, второй и третий фильтры доплеровской частоты, причем четвертый выход первого автоселектора скорости соединен с первым входом блока распознавания, выход которого соединен с вторым входом индикатора, первые входы второго и третьего балансных смесителей соединены с выходом стробируемого блока, вторые входы второго и третьего балансных смесителей соединены с выходами второго и третьего смесителей соответственно, третий выход возбудителя передатчика соединен с первыми входами второго и третьего смесителей, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго гетеродинов соответственно, выходы второго и третьего балансных смесителей соединены через второй и третий фильтры доплеровской частоты с входами второго и третьего автоселекторов скорости соответственно, выходы которых соединены с вторым и третьим входами блока распознавания. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок распознавания содержит первый и второй нормирующие усилители, первый, второй и третий аналого-цифровые преобразователи, генератор тактовых импульсов, первый, второй, третий и четвертый вычитатели, первый и второй запоминающие блоки, первый и второй дешифраторы, элемент И, причем второй и третий входы блока распознавания через первый и второй нормирующие усилители соединены с информационными входами первого и третьего аналого-цифровых преобразователей соответственно, M-выходов которых подключены к соответствующим M инверсным входам первого и третьего вычитателей, вторые группы из M прямых входов первого и третьего вычитателей соединены с соответствующими M выходами второго аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого является первым входом блока распознавания, управляющие входы первого, второго и третьего аналого-цифровых преобразователей соединены с выходом генератора тактовых импульсов, M выходов первого и второго вычитателей соединены с M инверсными входами второго и четвертого вычитателей соответственно, M прямых входов второго и четвертого вычитателей соединены с соответствующими M выходами первого и второго постоянных запоминающих блоков, знаковые выходы первого и второго вычитателей соединены соответственно с первым и вторым входами первого дешифратора, знаковые выходы третьего и четвертого вычитателей соединены соответственно с первым и вторым входами второго дешифратора, выходы первого и второго дешифраторов соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого является выходом блока распознавания.