РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ (ВАРИАНТЫ) И РЛС ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2000 года по МПК G01S13/04 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в перспективной радиолокационной системе управления воздушным движением и для контроля воздушного пространства.

Как правило, для выполнения этих функций используют РЛС с игольчатой формой диаграммы направленности антенны, чаще всего в S-диапазоне ( λ = 7 - 15 см).

В качестве типовой РЛС S-диапазона может служить RAT-31S ("Радиоэлектроника за рубежом", 1980, N 17, с. 23). Эта РЛС обнаруживает воздушные объекты с эффективной площадью рассеяния (ЭПР) - σ = 3 м² на дальности 100 км. Недостаток РЛС в S-диапазоне состоит в трудности обеспечения требуемой дальности обнаружения современных объектов. Так, например, за счет технологии Stealth ЭПР истребителя МИГ-29М снижена в 10 - 12 раз ("Парад", журнал военно-промышленного комплекса, март-апрель 1994, с. 117, предпоследний абзац). Это означает, что для его обнаружения РЛС в S-диапазоне потребуется увеличить затраты энергии в 10 - 12 раз, что для РЛС кругового обзора не представляется возможным. Этот недостаток можно устранить за счет использования при обнаружении и сопровождении объектов РЛС в длинноволновом диапазоне (РЛС_д), например, 55Ж6-1 и 1Л 13-3 в метровом диапазоне (там же, с. 108-109).

Эффективность РЛС_д основана на том, что современные летательные аппараты (ЛА) имеют в длинноволновом диапазоне ЭПР значительно выше, чем в коротковолновом.

Так, в УВЧ-диапазоне ( λ = 30 см-1 м) ЭПР в 7 раз выше, чем в S - диапазоне, а для перспективных ЛА эта разница составляет 100 раз (БИНТИ-46 (2291), ТАСС 12.11.87.

Недостаток РЛС_д состоит в ее низкой разрешающей способности по угловым координатам, а в ряде случаев и низкой точности измерения угловых координат (например, возможность измерения угла места в 1Л13-1 отсутствует).

Известен радиолокационный комплекс (РЛК) (фиг. 1) для обнаружения и сопровождения объектов, состоящий из (n+1) РЛС, при этом одна РЛС выполняется в коротковолновом диапазоне (РЛС_к) и n ≥ 1 РЛС в длинноволновом (РЛС_д), выход-вход РЛС_д соединен со входом-дополнительным выходом РЛС_к, а выход РЛС_к является выходом комплекса (Заявка на изобретение N 98103805 от 3.03.98 г.)
Известная РЛС для его реализации (фиг. 2) содержит антенну 1, устройство 2 приемопередачи и формирования сигналов (ППУ), устройство 3 первичной обработки информации (ПО), устройство 4 вторичной обработки информации (ВО), устройство 5 передачи информации потребителю (ПП), устройство 6 управления (УУ), устройство 7 приема информации (ПИ), при этом 1-й вход-выход антенны 1 соединен с 1-м выходом - 1-м входом устройства 2-ППУ, 2-й выход которого соединен с 1-м входом устройства 3-ПО, 1-й выход ПО соединен с 1-м входом устройства 4-ВО, 1-й выход ВО соединен с 1-м входом устройства 5-ПП, а 2-й выход - со 2-м входом устройства 6-УУ, 2-й выход ПО соединен с 1-м входом УУ, 1-й, 2-й, 3-й, 4-й, 5-й выходы которого соединены со 2-ми входами соответственно антенны, устройств 2-ППУ, 3-ПО, 4-ВО, 5-ПП, выход устройства 7-ПИ соединен с 3-м входом ВО, а n≥1 входов являются входами РЛС, K≥1 выходов ПП являются выходами РЛС, (К-1) из которых являются дополнительными.

Недостаток известного РЛК состоит в сложности его реализации из-за громоздкости РЛС_д. Так, аппаратура РЛС_д 55Ж6-1 размещена в 8 полуприцепах, а РЛС_д 1Л-13-3 - на 3-х автомобилях и одном прицепе (см. "Парад"...).

Сложность возникает и при проведении модернизации находящихся в эксплуатации одиночных РЛС, например, аэродромных РЛС.

Когда речь идет о комплексировании разнодиапазонных средств, то проще может оказаться комплексирование отдельных приемопередающих модулей (ППМ) или ППМ и РЛС. Наиболее близким техническим решением является известный комплекс приемопередающих модулей (ППМ) в многопозиционной радиотехнической системе (МРС) (фиг. 3) (Кондратьев В.С. и др. Многопозиционные радиотехнические системы. - М.: Радио и связь, 1986, с. 14, 15. Справочник по радиолокации, под ред. М. Сколника. -М.: Сов.радио, 1978, т. 4, с. 194, 3 абз. снизу).

МРС состоит из разнесенных в пространстве модуля обработки (МО) и n ≥ 2 ППМ, при этом выходы ППМ соединены со входами МО, а выход МО является выходом комплекса. МО (фиг. 4) состоит из устройства 1 вторичной обработки информации (ВО) и устройства 2 передачи информации потребителю (ПП), при этом выход устройства 1-ВО соединен со входом устройства 2-ПП, n входов являются входами МО, а выход устройства 2-ПП - выходом МО. ППМ (фиг. 5) состоит из антенны 1, приемопередающего устройства 2 (ППУ), устройства 3 первичной обработки информации (ПО), при этом 1-й вход-выход антенны соединен с 1-м выходом - 1-м входом устройства 2-ППУ, 2-й выход которого соединен со входом устройства 3-ПО, 2-е входы антенны 1 и устройства 2-ППУ являются входами ППМ, а выход устройства 3-ПО - выходами ППМ.

В отдельных вариантах ППМ и МО могут быть объединены в РЛС.

Комплекс может работать в пассивном и активном режимах. Недостаток его при работе в активном режиме состоит в том, что он работает в одном частотном диапазоне (например, S-диапазоне) и его характеристики в обнаружении малозаметных объектов будут практически, эквивалентны характеристикам одиночной РЛС (например, RAT-31S).

Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи: обеспечение работы комплекса из ППМ и МО или ППМ и РЛС в длинноволновом и коротковолновом диапазонах.

Эта задача решается на основе комплексирования ППМ и МО и ППМ и РЛС с выполнением ППМ или ППМ и РЛС в коротковолновом и длинноволновом диапазонах и путем введения дополнительных связей и устройств.

Указанный результат достигается тем, что в радиолокационном комплексе (РЛК), состоящем из n≥2 приемопередающих модулей (ППМ) и модуля обработки (МО), при этом выходы ППМ соединены с входами МО, а выход МО является выходом РЛК. Cогласно изобретению K≥1 ППМ выполнены в коротковолновом диапазоне (ППМ_к), а остальные в длинноволновом (ППМ_д) и входы ППМ_к соединены с дополнительными выходами МО, а также тем, что в МО, состоящем из устройства вторичной обработки информации (ВО) и устройства передачи информации потребителю (ПП), при этом 1-й выход ВО соединен со входом ПП, n входов ВО являются входами МО, а выход ПП - выходом МО, согласно изобретению введено устройство управления, вход которого соединен со 2-м выходом ВО, а n выходов являются дополнительными выходами МО.

Или указанный результат достигается тем, что в радиолокационном комплексе, состоящем из n ≥ 1 ППМ и РЛС, при этом выходы ППМ соединены со входами РЛС, а выходы РЛС являются выходами комплекса, согласно изобретению РЛС выполнена в коротковолновом диапазоне, а ППМ в длинноволновом (ППМ_д) или РЛС - в длинноволновом (РЛС_д), а ППМ - в коротковолновом (ППМ_к), при этом входы ППМ_к соединены с дополнительными выходами РЛС_д, а также тем, что в РЛС, состоящую из антенны, устройства приемопередачи и формирования сигналов (ППУ), устройства первичной обработки информации и анализа (ПО), устройства вторичной обработки информации (ВО), устройства передачи информации потребителю (ПП) и устройства управления (УУ), при этом 1-й вход-выход антенны соединен с 1-м выходом - 1-м входом ППУ, 2-й выход которого соединен с 1-м входом ПО, 1-й выход ПО соединен с 1-м входом ВО, 1-й выход ВО соединен со входом ПП, а 2-й - со 2-м входом УУ, 2-й выход ПО соединен с 1-м входом УУ, 1-й, 2-й, 3-й, 4-й выходы которого соединены со 2-ми входами соответственно антенны, устройств ППУ, ПО, ВО, выход ПП является выходом РЛС, согласно изобретению введено N ≥ 1 дополнительных входов устройства ПО, которые являются входами РЛС, а для длинноволновой РЛС - еще и n дополнительных выходов устройства УУ, которые являются дополнительными выходами РЛС.

Сущность изобретения поясняется с помощью иллюстраций.

На фиг. 1 приведена блок-схема известного комплекса, состоящего из РЛС_к и РЛС_д; на фиг. 2 - блок-схема РЛС для реализации известного комплекса; на фиг. 3 - блок-схема комплекса-прототипа, состоящего из n ≥ 2 ППМ и МО; на фиг. 4 - блок-схема МО; на фиг. 5 - ППМ; на фиг. 6 приведена блок-схема заявляемого комплекса ППМ_д, ППМ_к и МО; на фиг. 7 - заявляемого МО для реализации комплекса; на фиг. 8а и 8б - блок-схема заявляемого комплекса, состоящего из РЛС_л или РЛС_д и ППМ_к; на фиг. 9 и 10 - соответственно блок-схема известного ППМ и заявляемой РЛС для реализации этого комплекса.

Заявляемый комплекс состоит (фиг. 6) из K ≥ 1 ППМ_к, (n-K) ППМ_д и МО, при этом выходы ППМ_к и ППМ_д соединены с входами МО, входы ППМ_к соединены с дополнительными выходами МО, выход которого является выходом комплекса. Заявляемый комплекс реализуется с помощью заявляемого МО (фиг. 7), состоящего из устройств ВО, 2-ПП и 3-УУ, при этом 1-й выход ВО соединен с входом ПП, а 2-й - с входом УУ, n входов ВО являются входами МО, n выходов УУ - дополнительными выходами МО, а выход ПП-выходом МО. Заявляемый комплекс реализуется также с помощью известного ППМ (фиг. 5), состоящего из антенны 1, устройства 2-ППУ и 3-ПО, при этом 1-й вход-выход антенны соединен с 1-м выходом - 1-м входом ППУ, 2-й выход которого соединен со входом ПО, 2-е входы антенны и ППУ являются входом ППМ, а выход ПО - выходом ППМ.

Второй вариант. Заявляемый комплекс (фиг. 8а) состоит из РЛС_л и n ≥ 1 ППМ_д, при этом выходы ППМ_д соединены с входами РЛС_к, а выход РЛС является выходом комплекса.

Третий вариант. Заявляемый комплекс (фиг. 8б) состоит из РЛС и n ≥ 1 ППМ_к, при этом выходы ППМ_к соединены с входами РЛС_д, дополнительные выходы РЛС_д - с входами ППМ_к, а выход РЛС_д является выходом комплекса.

Второй и третий варианты комплекса реализуются с помощью известного ППМ (фиг. 9), состоящего из антенны и ППУ, при этом 1-й вход-выход антенны соединен с 1-м входом -1-м выходом ППУ, 2-е входы антенны и ППУ являются входами ППМ, а выход ППУ - выходом ППМ.

Второй и третий варианты комплекса реализуются также с помощью заявляемой РЛС (фиг. 10), состоящей из антенны-1, устройства 2 приемопередачи и формирования сигналов (ППУ), устройства 3 первичной обработки информации и анализа (ПО), устройства 4 вторичной обработки информации (ВО), устройства 5 передачи информации потребителю (ПП) и устройства 6 управления (УУ), при этом 1-й вход-выход антенны 1 соединен с 1-м выходом - 1-м входом устройства 2-ППУ, 2-й выход которого соединен с 1-м входом устройства 3-ПО, 1-й выход ПО соединен со входом устройства 4-ВО, 1-й выход ВО соединен со входом устройства 5-ПП, а 2-й - со 2-м входом УУ, 2-й выход устройства 3-ПО соединен с 1-м входом устройства 6-УУ, 1-й, 2-й, 3-й, 4-й выходы которого соединены со 2-ми входами соответственно антенны 1, устройств 2-ППУ, 3-ПО, 4-ВО, 1-й - n-й дополнительные входы устройства 3-ПО являются входами РЛС, 1-й - n-й дополнительные выходы устройства 6-УУ являются дополнительными выходами РЛС_д, выход устройства 5-ПП является выходом РЛС.

Работа комплексов может быть основана на способе радиолокационного обнаружения и сопровождения объектов по патенту N 2092868 и состоит в следующем.

1) Комплекс ППМ_д, ППМ_к и МО (фиг. 6)
С помощью ППМ_д (фиг. 5) осуществляют регулярный обзор пространства. Принятые сигналы обрабатываются в устройстве 3-ПО. При первичной обработке информации (Справочник по основам радиолокационной техники, под ред. В.В.Дружинина. -М. : Воениздат, 1967, с. 527) обнаруживают сигнал, принимают решение об обнаружении объекта, измеряют его координаты и размер пакета отраженных сигналов (там же, с. 541). Эта информация с выхода ППМ_д (фиг. 5) поступает через вход МО (фиг. 6, 7) на вход устройства 1-ВО, в котором проводят вторичную обработку информации (там же, с. 542-548) и хранят информацию о всех сопровождаемых объектах. Если из сравнения полученной информации с хранящейся в устройстве 1-ВО следует, что обнаружен новый объект, то в этом устройстве вырабатывается строб, данные о котором подаются на вход устройства 3-УУ, в котором вырабатываются команды управления ППМ_к и с дополнительного выхода МО подаются на вход ППМ_к (фиг. 5). По этим данным луч антенны 1 ППМ_к устанавливается в заданном направлении, а устройство 2-ППУ обеспечивает излучение и прием сигнала, который подается на вход устройства 3-ПО. С помощью этого устройства обнаруживают и разрешают объекты, координаты которых с выхода ППМ_к подаются через вход МО (фиг. 7) на вход устройства 1-ВО. В этом устройстве координаты объектов привязываются к центру пакета отраженных сигналов, принятых ППМ_д. Далее ведут сопровождение по данным ППМ_д, сравнивая размер пакета принятых сигналов с размером, хранящимся в памяти устройства 1-ВО. При изменении размера пакета на величину больше допустимой устройство 1-ВО вырабатывает строб, и далее процесс управления ППМ_к произойдет так же, как и при обнаружении нового объекта, в результате чего будут определены новые параметры привязки угловых координат групповых объектов к центру пакета и внесены в память устройства 1-ВО.

2) Комплекс РЛС_к и ППМ_д (фиг. 8а)
С помощью ППМ_д (фиг. 9) осуществляют регулярный обзор пространства. Принятые ППМ_д сигналы с его выхода подаются через РЛС_к (фиг. 10) на устройство 3-ПО, в котором принимают решение об обнаружении объекта, измеряют его координаты и размер пакета отраженных сигналов. Эта информация каждый период обзора передается с 1-го выхода ПО на 1-й вход устройства 4-ВО, в котором проводят вторичную обработку информации и хранят ее обо всех сопровождаемых объектах. Если из сравнения полученной информации с хранящейся в устройстве 4-ВО следует, что обнаружен новый объект, то в устройстве 4-ВО вырабатывается строб, данные о котором со 2-го выхода устройства 4-ВО подаются на 2-й вход устройства 6-УУ. По этим данным устройство 6-УУ вырабатывает команды управления, по которым луч антенны 1 РЛС_к устанавливается в нужном направлении, а устройство 2-ППУ обеспечивает излучение и прием сигнала, который со 2-го выхода подается на 1-й выход устройства 3-ПО. С помощью этого устройства обнаруживают и разрешают объекты, координаты которых передаются на 1-й вход устройства 4-ВО, в котором угловые координаты объектов привязываются к центру пакета отраженных сигналов, принятых ППМ_д. Далее ведут сопровождение по данным ППМ_д, сравнивая размер пакета принятых сигналов с размером, хранящимся в памяти устройства 4-ВО. При изменении размера пакета на величину больше допустимой устройство 4-ВО вырабатывает строб, и далее процесс управления протекает так же, как и при обнаружении нового объекта (см. выше). При этом определяются новые параметры привязки угловых координат групповых объектов к центру пакета и вносятся в память устройства 4-ВО взамен старых.

3. Комплекс РЛС_д и ППМ_к (фиг. 8б)
С помощью РЛС_д (фиг. 10) осуществляют регулярный обзор пространства. В устройстве 3-ПО обнаруживают сигнал, принимают решение об обнаружении объекта, измеряют его координаты и размер пакета отраженных сигналов. Эта информация подается с 1-го выхода на 1-й вход устройства 4-ВО. В этом устройстве вырабатывается строб, данные о котором со 2-го выхода подаются на 2-й вход устройства 6-УУ, которые вырабатывает команды управления антенной и ППУ приемопередающего модуля. Эти команды через i-й дополнительный выход РЛС_д подаются на вход ППМ_кi (фиг. 9). По этим командам луч антенны ППМ_кi устанавливается в нужном направлении, а устройство ППУ обеспечивает излучение и прием сигнала, который с выхода ППМ_к подается через i-й вход РЛС_д на i-й дополнительный вход устройства 3-ПО. В этом устройстве обнаруживается объект и уточняются его координаты, уточненные координаты подаются на устройство 4-ВО. И далее ведут сопровождение так же, как описано выше.

Заявляемые комплексы РЛС_к + ППМ_д и РЛС_д + ППМ_к могут быть использованы при модернизации существующих РЛС (например, аэродромных) путем добавления к ним ППМ и некоторой доработки имеющихся устройств РЛС.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в перспективной радиолокационной системе управления воздушным движением и для контроля воздушного пространства. Технический результат заключается в создании радиолокационного комплекса, работающего в длинноволновом и коротковолновом диапазонах волн и основанного на использовании приемопередающих модулей. Для этого в известном радиолокационном комплексе (РЛК), состоящем из n≥2 приемопередающих модулей (ППМ) и модуля обработки (МО), часть ППМ выполняют в коротковолновом диапазоне (ППМк), а остальные - в длинноволновом и входы ППМк соединяют с дополнительными выходами МО, а в МО вводят устройство управления, вход которого соединяют с 2-м входом ВО, а n выходов делают дополнительными выходами МО. Для этого в радиолокационном комплексе (РЛК), состоящем из n≥1 ППМ и РЛС, выходы ППМ соединены с входами РЛС, а выход РЛС является выходом РЛК; РЛС выполняют в коротковолновом диапазоне, а ППМ - в длинноволновом или РЛС - в длинноволновом РЛС_д, а ППМ - в коротковолновом (ППМк), при этом входы ППМк соединяют с дополнительными выходами РЛС_д, а в РЛС вводят n>1 дополнительных входов устройства первичной обработки информации и анализа. 3 c. и 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Радиолокационный комплекс (РЛК), состоящий из n ≥ 2 приемопередающих модулей (ППМ) и модуля обработки (МО), при этом выходы ППМ соединены с входами МО, а выход МО является выходом РЛК, отличающийся тем, что часть ППМ выполнена с длиной волны λ_к (ППМ_к), а остальные - с длинами волн λ_д > λ_к и входы ППМ_к соединены с дополнительными выходами МО. 2. Модуль обработки (МО), состоящий из устройства вторичной обработки информации (ВО) и устройства передачи информации потребителю (ПП), при этом первый выход ВО соединен с входом ПП, n входов ВО являются входами МО, а выход ПП - выходом МО, отличающийся тем, что в него введено устройство управления, вход которого соединен с вторым входом ВО, а n выходов являются дополнительными выходами МО. 3. Радиолокационный комплекс (РЛК), состоящий из n ≥ 1 приемопередающих модулей (ППМ) и РЛС, при этом выходы ППМ соединены с входами РЛС, а выход РЛС является выходом РЛК, отличающийся тем, что РЛС выполнена с длиной волны λ_к, а ППМ - с длинами волн λ_д > λ_к или РЛС с длиной волны λ_д (РЛС_д), а ППМ с длинами волн λ_к (ППМ_к), при этом входы ППМ_к соединены с дополнительными выходами РЛС_д. 4. РЛС, состоящая из антенны, устройства приемопередачи и формирования сигналов, устройства первичной обработки информации и анализа, устройства вторичной обработки информации, устройства передачи информации потребителю и устройства управления, при этом первый вход-выход антенны соединен с первым выходом-входом устройства приемопередачи и формирования сигналов, второй выход которого соединен с первым входом устройства первичной обработки информации и анализа, первый выход которого соединен с первым входом устройства вторичной обработки информации, первый выход которого соединен с входом устройства передачи информации потребителю, а второй - с вторым входом устройства управления, второй выход устройства первичной обработки информации и анализа соединен с первым входом устройства управления, первый - четвертый выходы которого соединены с вторыми входами соответственно антенны, устройств приемопередачи и формирования сигналов, первичной обработки информации и анализа, вторичной обработки информации, выход устройства передачи информации потребителю является выходом РЛС, отличающаяся тем, что введено n ≥ 1 дополнительных входов устройства первичной обработки информации и анализа, которые являются входами РЛС. 5. РЛС по п.4, отличающаяся тем, что в устройство управления введено n дополнительных выходов, которые являются дополнительными выходами РЛС.