РАДИОЛОКАТОР Российский патент 2009 года по МПК G01S13/04 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для поиска объектов, находящихся на больших дальностях.

Известен радиолокатор, представленный как устройство обработки радиолокационных сигналов, изложенное в патенте автора №2096798 от 16 февраля 1996 г. В нем с помощью передатчика одночастотного немодулированного непрерывного сигнала осуществляется формирование электромагнитной энергии, поступающей в передающую антенну. Антенна вращается в режиме кругового обзора. Дальность определяется после прихода отраженного от объекта сигнала путем анализа огибающей и отображается на индикаторе. Однако точность определения дальности не всегда достаточна.

Известен радиолокатор, изложенный в патенте автора №2161806. В нем с помощью передатчика одночастотного немодулированного непрерывного сигнала осуществляется формирование электромагнитной энергии, поступающей в передающую антенну, излучающейся в пространство. Антенна вращается в режиме кругового обзора с помощью привода, жестко связанного с датчиком азимута. Дальность определяется как разность длительностей сигналов от объекта при вращении антенн то с одной, то с другой скоростью. При этом дальность и направление отображаются на индикаторе. Однако дальность определяется за время, равное двум обзорам пространства.

С помощью предлагаемого устройства дальность определяется за время одного обзора без уменьшения точности ее определения. Достигается это введением приемной антенны с пересекающимися диаграммами направленности, моноимпульсного измерителя азимута, постоянного запоминающего устройства, вычитателя и блока вторичной обработки, при этом приемная антенна с пересекающимися диаграммами направленности жестко связана с узконаправленной передающей антенной и имеет группу выходов, соединенную через моноимпульсный измеритель азимута с второй группой входов вычитателя и через постоянное запоминающее устройство с первой группой входов блока вторичной обработки, имеющей группу выходов и вторую группу входов, соответственно соединенные с первой группой входов индикатора и с группой выходов вычитателя, соединенного также с второй группой входов индикатора и имеющего первую группу входов, соединенную с группой выходов датчика азимута.

На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения:

1 - передатчик одночастотного немодулированного непрерывного

сигнала;

2 - узконаправленная передающая антенна;

3 - приемная антенна с пересекающимися диаграммами

направленности;

4 - моноимпульсный измеритель азимута;

5 - привод;

6 - постоянное запоминающее устройство;

7 - датчик азимута;

8 - вычитатель;

9 - блок вторичной обработки;

10 -индикатор,

при этом приемная антенна с пересекающимися диаграммами направленности 3 жестко связана с узконаправленной передающей антенной 2 и имеет группу выходов, соединенную через моноимпульсный измеритель азимута 4 с второй группой входов вычитателя 8 и через постоянное запоминающее устройство 6 с первой группой входов блока вторичной обработки 9, имеющего группу выходов и вторую группу входов, соответственно соединенные с первой группой входов индикатора 10 и с группой выходов вычитателя 8, соединенного также с второй группой входов индикатора 10 и имеющего первую группу входов, соединенную с группой выходов датчика азимута 7, жестко связанного с приводом 5, имеющим жесткую связь с узконаправленной передающей антенной 2, имеющей вход, соединенный с выходом передатчика одночастотного немодулированного непрерывного сигнала 1.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

С помощью передатчика одночастотного немодулированного непрерывного сигнала 1 осуществляется формирование сигнала, поступающего в узконаправленную передающую антенну 2, формирующую электромагнитную энергию, излучающуюся в пространство. Отраженная от объекта электромагнитная энергия поступает в жестко связанную с передающей приемную антенну с пересекающимися диаграммами направленности.

Пример исполнения приемной антенны с пересекающимися диаграммами направленности представлен в книге «Радиотехнические системы». Ю.М.Казаринов. М., 1990, стр.252, 409. Антенны вращаются с помощью привода 5, жестко связанного с датчиком азимута 7. Причем приемная антенна 3 может быть повернута относительно передающей антенны 2 в сторону обратную вращению. Величина поворота приемной антенны зависит от скорости вращения антенны и от максимальной дальности обнаружения, от которого зависит ширина зоны пересечения диаграмм приемной антенны 3. Сигналы с группы выходов приемной антенны 3 поступают на группу входов моноимпульсного измерителя азимута 4, где они преобразуются в электрические сигналы, которые могут выделяться по характеристикам, соответствующим ожидаемым движущимся объектам. Благодаря определению соотношения максимальных амплитуд сигналов определяется азимутальное положение объекта в зоне пересечения диаграмм направленности приемной антенны 3. Количество пересекающихся диаграмм может быть две и более.

Пример исполнения моноимпульсного измерителя азимута представлен в книге А.И.Леонов, К.И.Филиппов. «Моноимпульсная радиолокация». 1984, Радио и связь, стр.12-14, рис.1.3 и 1.5в. Он может входить в состав пеленгационного устройства с вышеупомянутыми пересекающимися диаграммами направленности и может работать в режиме кругового обзора, а также выдавать кодированную информацию для осуществления дальнейшей обработки, так как отмечено в вышеупомянутой книге Ю.М. Казаринова на стр.412-413.

Азимутальное положение объекта в зоне пересечения диаграмм характеризует также и дальность до объекта. Объясняется это тем, что зона пересечения диаграмм в момент прихода максимума отраженного сигнала повернется на величину, пропорциональную дальности до объекта, так как максимум сигнала, совпадающий по времени с его амплитудой, образован в результате облучения объекта максимальной мощности электромагнитного излучения, когда объект находится на вертикальной плоскости, на которой также находится центральная ось передающей антенны 2. Поэтому направление на объект характеризуется в момент этого облучения. Оно определяется следующим образом. Код с группы выходов многоимпульсного измерителя дальности 4 поступает на вторую группу входов вычитателя 8, где вычитается из кода азимута с датчика азимута 7, и разность с группы выходов вычитателя 8, характеризующая азимутальное направление на объект, поступает на вторые группы входов блока вторичной обработки 9. Кроме того, код с вышеупомянутой группы выходов моноимпульсного измерителя дальности 4 также поступает на группу входов постоянного запоминающего устройства 6. Этот код кроме азимутального направления в зоне пересекающихся диаграмм также несет в себе и информацию о дальности. При этом в постоянное запоминающее устройство поступают группы кодов, которые зашиваются к соответствующим определенным закодированным дальностям. Количество кодов в каждой группе зависит от разрешающей способности по дальности. Датчик азимута 7 может быть выполнен так, как отмечено в патенте №2186406 под названием «Датчик азимутальных меток», где частота следования информации должна соответствовать разрешающей способности по азимуту зоны пересечения диаграмм направленности приемной антенны 3. Эта разрешающая способность характеризует и точность определения дальности. Например, если в зоне пересечения диаграмм она равна 0,005 от ширины зоны, а контролируемая дальность 1000 км, то точность определения дальности будет равна 2 км. Однако она может быть уточнена в процессе вторичной обработки. Код дальности с группы выходов постоянного запоминающего устройства 6 поступает на первую группу входов блока вторичной обработки 9, где осуществляется построение траекторий движения целей. При этом уточняется их дальность, так как строится усредненная траектория и точность определения дальности на расстоянии 1000 км может составлять 0,5-1 км.

Пример исполнения блока вторичной обработки представлен в книге «Радиотехнические системы». 1985, В.Б. Пестряков и др., стр.219, где отмечено, что блок вторичной обработки входит в состав ЭВМ, куда дальность и азимут могут поступать и в виде параллельных кодов. Также отмечается, что в блоке вторичной обработки происходит сглаживание ошибок, поступающих в текущем и предыдущем цикле обзоров, что обеспечивает уточнение ранее поступающей информации о дальности.

Предлагаемое устройство может быть применено для обнаружения космических объектов, а также в системах управления воздушным движением на ожидаемых участках дальностей протяженных трасс. При использовании в моноимпульсном измерителе азимута доплеровских полосовых фильтров, не изменяющих амплитуду сигналов, обеспечивается измерение дальности до многих объектов, имеющих разную радиальную скорость в зоне диаграммы направленности передающей антенны.

По сравнению с импульсными радиолокаторами увеличивается дальность обнаружения при использовании передатчика с увеличенной мощностью излучения сигнала. При этом вес и габариты изделия многократно меньше, чем при использовании импульсного передатчика, что позволяет использовать устройство в бортовых и подвижных носителях.

Таким образом, обеспечивается положительный эффект.

Радиолокатор предназначен для поиска объектов на больших дальностях. Достигаемым техническим результатом изобретения является увеличение точности определения дальности до объекта. Указанный результат достигается благодаря введению приемной антенны с пересекающимися диаграммами направленности, моноимпульсного измерителя азимута, постоянного запоминающего устройства, вычитателя и блока вторичной обработки, при этом приемная антенна с пересекающимися диаграммами направленности жестко связана с узконаправленной передающей антенной и имеет группу выходов, соединенную через моноимпульсный измеритель азимута с второй группой входов вычитателя и через постоянное запоминающее устройство с первой группой входов блока вторичной обработки, имеющей группу выходов и вторую группу входов, соответственно соединенные с первой группой входов индикатора и с группой выходов вычитателя, соединенного также с второй группой входов индикатора и имеющего группу входов, соединенную с группой выходов датчика азимута. 1 ил.

Радиолокатор, состоящий из передатчика одночастотного немодулированного непрерывного сигнала, узконаправленной передающей антенны, привода, датчика азимута и индикатора, где выход передатчика одночастотного немодулированного непрерывного сигнала соединен с входом узконаправленной передающей антенны, жестко связанной с приводом, имеющим жесткую связь с датчиком азимута, отличающийся тем, что вводится приемная антенна с пересекающимися диаграммами направленности, моноимпульсный измеритель азимута, постоянное запоминающее устройство, вычитатель и блок вторичной обработки, при этом приемная антенна с пересекающимися диаграммами направленности жестко связана с узконаправленной передающей антенной и имеет группу выходов, соединенную через моноимпульсный измеритель азимута с второй группой входов вычитателя и через постоянное запоминающее устройство с первой группой входов блока вторичной обработки, имеющей группу выходов и вторую группу входов, соответственно соединенные с первой группой входов индикатора и с группой выходов вычитателя, соединенного также с второй группой входов индикатора и имеющего группу входов, соединенную с группой выходов датчика азимута.