КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ НАЗЕМНОЙ ТЕХНИКИ И ВОЕННОСЛУЖАЩИХ К СТОРОНЕ - УЧАСТНИЦЕ ВОЕННЫХ ДЕЙСТВИЙ Российский патент 2010 года по МПК F41H13/00 G01S17/74 

Предлагаемый способ предназначен для объективной оценки принадлежности, находящейся в пределах прямой видимости абонента, бронетанковой, автомобильной и другой наземной техники, а также военнослужащих и воинского подразделения в целом к одной из воюющих сторон путем причисления исследуемого объекта к одному из классов: «свой», «союзник» или «чужой» на основе использования универсального для любой техники, относящейся к одному классу, оптического признака, отличающего ее от техники двух других классов, и идентификационной ПАВ-метки.

На протяжении многих столетий визуальные признаки позволяли отличать свои и союзные войска от войск противника. Признаками служили: покрой и цвета одежды солдат, знаки на ней, вооружение войск (Голышников И., Степанов Б. «Европейский солдат за 300 лет» (1618-1918 гг.)», Москва, 2001., с.3). В настоящее время использование всеми основными армиями мира схожей внешне камуфлированной военной формы сделало солдат разных армий визуально трудно различимыми (К.Макнаб, «Военная форма XX века», Москва, 2004 г., с.8, 12-13).

В условиях отсутствия визуально ясно определяемых отличительных признаков личного состава оценка принадлежности войскового подразделения к той или иной противостоящей стороне, производимая наблюдателем субъективно на значительном расстоянии в условиях боя, может быть ошибочной и вести к неверным действиям.

Наибольшую информацию наблюдателю в этой обстановке для визуального определения принадлежности войскового подразделения к той или иной противоборствующей стороне дают оптические признаки наиболее крупных объектов в его составе, в частности силуэты боевой техники в составе определяемого подразделения. (Гредасов Ф.И. «Подразделение в разведке», Москва, 1988 г., с.29-30, 32).

Однако использование в различных армиях мира боевой техники одних и тех же типов, также схожих внешне, а нередко и изготовленных одной страной-производителем, сильно осложняет для наблюдателя его задачу. Достаточно сказать, что советская бронетанковая техника экспортировалась более чем в 40 стран мира (Дорошкевич О. «Бронетанковая техника от первой мировой войны до наших дней», Москва, Минск, 2002 г., с.227, 291, 295). Широкое распространение получила также и другая военная техника советского и российского производства.

Еще более осложнится задача наблюдателя по определению принадлежности войскового подразделения к той или иной стороне противоборства в случае участия в военных действиях армий нескольких государств.

Очевидна необходимость объективного определения принадлежности наземной техники к той или иной воюющей стороне, что позволит определить и принадлежность воинского подразделения в целом.

Задача состоит в нахождении способа, позволяющего наблюдателю в короткий период времени, в любое время суток и в условиях плохой видимости произвести приборную оценку принадлежности исследуемой единицы наземной техники, находящейся в пределах его прямой видимости, к той или иной воюющей стороне, с получением ответа в простой форме: «свой», «союзник», «чужой».

Все тела с температурой выше абсолютного нуля обладают тепловым инфракрасным (ИК)-излучением, относящимся к оптическому диапазону. Свойство объектов излучать и поглощать излучение в оптическом диапазоне определяет их поверхностный слой. Нанесением покрытия, содержащего определенные специальные компоненты, на излучающую поверхность объекта возможно селективно изменять его оптические свойства (Гуревич М.М., Ицко Э.Ф., Середенко М.М. «Оптические свойства лакокрасочных покрытии», Ленинград, 1984 г., с.87, 37-38, 79, 41, 51-52, 104).

Количество полос в спектре поглощения объекта, их положение, ширина, величина поглощения определяется структурой и химическим свойством поглощающего вещества («Физический энциклопедический словарь» под ред. A.M.Прохорова, Москва, 1983 г., с.227).

Следовательно, путем нанесения на поверхность наземной техники специального покрытия, содержащего определенные компоненты, можно изменить спектр ее ИК-излучения с образованием полосы поглощения, вызванной наличием в покрытии этих компонентов, в определенном интервале длин волн.

Отсутствие ИК-излучения наземной техники классов «свой» и «союзник», обеспеченное специально предназначенными для этого покрытиями, в известных для каждого из этих классов, отличных друг от друга, интервалах длин волн, возможно использовать к качестве универсального отличительного признака, позволяющего произвести приборное определение принадлежности к своим классам любой, находящейся в пределах прямой видимости наблюдателя, наземной техники классов «свой» и «союзник», отличая технику, принадлежащую к этим двум классам, друг от друга, а также отличить технику обоих этих классов от всей прочей наземной техники, излучающей в тех интервалах длин волн, отсутствия ИК-излучения в которых определено как универсальный отличительный признак техники классов «свой» и «союзник», и на основании наличия этого излучения классифицировать ее как «чужой».

Следует отметить, что существует достаточно большое количество способов дистанционной идентификации объектов (авторские свидетельства СССР №№1096690, 1814054; патенты РФ №№2059291, 2140719, 2143789, 2206885, 2353892; заявка Великобритании №2062221; заявка WO №9632462 и другие).

Самыми распространенными из них являются следующие:

- визуальный способ идентификации объекта (так называемое «Опознавание»);

- радиолокационный способ идентификации объекта;

- радиационный способ идентификации объекта.

Визуальный способ идентификации объекта осуществляется либо непосредственно, либо с помощью телевизионных (тепловизионных) систем.

Непосредственный визуальный способ имеет следующие недостатки:

- небольшое расстояние при пассивном варианте, т.е. при опознавании объекта по внешнему облику;

- необходимость использования специальной сигнализации для увеличения расстояния идентификации (сигнальные огни и т.д).

Радиолокационный способ идентификации не является пассивным и не может применятся в боевых условиях для опознавания «свой-чужой», так как демаскирует самолет, который осуществляет идентификацию и который перемещается с относительно большой скоростью над полем боевых действий.

Радиационный способ идентификации заключается в нанесении на поверхность объекта идентификационного опознавательного знака, состоящего из материалов, которые содержат смесь элементов с атомными номерами не менее шести, облучении источником излучения с энергией частиц квантов в диапазоне 10³-10⁶ эВ и регистрации идентификационного кода опознавательного знака путем измерения амплитудного спектра рассеянных частиц и квантов, тормозного рентгеновского излучения и радиофлуоресценции компонентов смеси.

Недостатком радиационного способа идентификации объекта является сложность технической реализации и опасность для здоровья.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является «Способ определения принадлежности наземной техники к стороне-участнице военных действий» (патент РФ №2353892, F41H 13/00, 2007 г.), который и выбран в качестве базового объекта.

Известный способ обеспечивает возможность объективного определения абонентом, находящимся на суше, воде, в воздухе, за доли секунды принадлежности техники к той или иной воюющей стороне. Способ характеризуется тем, что поверхность техники класса «свой» имеет покрытие, исключающее возможность ИК-излучения в окружающее пространство техники этого класса в определенном интервале длин волн в отличие от техники класса «чужой», излучающей в окружающее пространство в этом волновом интервале.

Абонента, определяющего принадлежность техники к классу, оснащают приемником ИК-излучения, принимающим излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием техники класса «свой».

При участии в военных действиях союзников их техника имеет покрытие, исключающее возможность ИК-излучения в окружающее пространство техники этого класса в определенном для этого класса интервале длин волн, в отличии от техники класса «свой» и «чужой», излучающей в окружающее пространство в этом волновом интервале, а абонента оснащают вторым приемником ИК-излучения, принимающим излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием поверхности техники класса «союзник».

Однако известный способ обеспечивает определение принадлежности только наземной техники и не позволяет определять принадлежность военнослужащих и воинских подразделений в целом.

Кроме того, одна и та же военная техника может принадлежать любой из воюющих сторон, а также переходить из одних рук в другие перед боевыми действиями. Поэтому определение принадлежности наземной техники с использованием ИК-излучения характеризуется сравнительно низкой достоверностью.

Следует также отметить, что опыт последней войны на Кавказе показывает, что визуальный признак, используемый для отличия федеральных войск от бандитских формирований, в ряде случаев просто не работает, потому что террористы также используют камуфлированную военную форму, что делает их визуально трудно различимыми.

Технической задачей изобретения является повышение достоверности определения принадлежности наземной техники и расширения функциональных возможностей известного способа за счет достоверного определения принадлежности военнослужащих путем использования сканирующего блока и идентификационных ПАВ-меток, которыми снабжаются непосредственно перед боевыми действиями наземная техника и военнослужащие, относящиеся к классам «свой» и «союзник».

Поставленная задача решается тем, что комплексный способ определения принадлежности наземной техники и военнослужащих к стороне-участнице военных действий, включающий выполнение покрытия на поверхности наземной техники классов «свой» и «союзник», исключающего возможность ИК-излучения в окружающее пространство техники этих классов в определенных интервалах длин волн, в отличии от техники класса «чужой», излучающей в окружающее пространство в этом волновом интервале, оснащение абонента, определяющего принадлежность техники к классам, двумя приемниками ИК-излучения, принимающими излучения только в интервале длин волн, возможность излучения в которых исключается покрытием техники классов «свой» и «союзник», при этом сигналы о принадлежности наземной техники к одному из классов, возможных для определения абонентом, совместно или порознь направляют к системам абонента: оповещения, наведения, управления и управления средствами поражения, абонента снабжают сканирующим блоком, размещенным на земле или на борту вертолета, а на наземную технику и военнослужащих, относящихся к классам «свой» и «союзник», устанавливают непосредственно перед военными действиями идентификационные метки, выполненные в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой приемопередающей антенной поверхностных акустических волн, и набором отражателей, при этом формируют в сканирующем блоке гармоническое колебание, усиливают его по мощности и направленно излучают в эфир, улавливают его микрополосковой приемопередающей антенной идентификационной метки, преобразуют в акустическую волну, обеспечивают ее распространение по поверхности пьезокристалла и обратное отражение, преобразуют отраженную акустическую волну в сигнал с фазовой манипуляцией, внутренняя структура которого соответствует структуре встречно-штыревого преобразователя, переизлучают его в эфир, принимают приемопередающей антенной сканирующего блока, усиливают по мощности, преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина, выделяют напряжение промежуточной частоты, перемножают его с гармоническим колебанием, выделяют сигнал с фазовой манипуляцией на частоте гетеродина и осуществляют его синхронное детектирование с использованием напряжения гетеродина в качестве опорного напряжения, продетектированное низкочастотное напряжение, пропорциональное сигналу о принадлежности исследуемой единицы техники или военнослужащего к одному из классов «свой» и «союзник», направляют к системам абонента.

Поставленная задача решается тем, что на борту вертолета используют сканирующий блок, позволяющий определить местоположение объекта, при этом обрабатывают переизлученный меткой сигнал с фазовой манипуляцией в четырех пеленгационных каналах, в каждом из которых сигнал, принимаемый антенной, усиливают по амплитуде, перемножают с напряжением промежуточной частоты измерительного канала и выделяют фазомодулированное напряжение на частоте W_г гетеродина, перемножают фазомодулированные напряжения первого и второго, третьего и четвертого пеленгационных каналов между собой и выделяют гармонические напряжения на частоте Ω опорного генератора, где Ω - скорость вращения несущего винта вертолета, в первом и третьем пеленгационных каналах измеряют фазовые сдвиги между гармоническими напряжениями и напряжением опорного генератора, формирют точные, но не однозначные шкалы измерения азимута α и угла места β метки, во втором и четвертом пеленгационных каналах осуществляют автокорреляционную обработку фазомодулированных напряжений, выделяют гармонические напряжения на частоте Ω опорного генератора, измеряют фазовые сдвиги между гармоническими напряжениями и напряжением опорного генератора, формирют грубые, но однозначные шкалы измерения азимута α и угла места β метки, измеренные значения азимута α и угла места β направляют к системам абонента: оповещения, наведения, управления и управления средствами поражения, приемопередающую антенну измерительного канала размещают над втулкой винта вертолета, приемные антенны пеленгационных каналов размещают на концах лопастей несущего винта вертолета, двигатель кинематически связывают с винтом вертолета и опорным генератором.

Поставленная задача решается тем, что наличие и отсутствие электрических сигналов на выходах двух приемников ИК-излучения и приемника сканирующего блока, относящихся к системе управления абонента средствами поражения, отмечают логическими единицами и нулями соответственно, сигналы приемников ИК-излучения, соответствующие логическим единицам, подают на два входа первой логической схемы И, формируют на ее выходе сигнал, соответствующий логической единице, который подают на первый вход второй логической схемы И, сигнал приемника сканирующего блока, соответствующий логическому нулю, инвертируют по фазе на 180° и подают на вторые входы второй и четвертой логических схем И, на выходе второй логической схемы И формируют сигнал, соответствующий логической единице, который подают на управляющий входа блока разрешения пуска ракеты с тепловой головкой самонаведения, сигналы приемников ИК-излучения, соответствующие логическим нулям, инвертируют по фазе на 180°, подают их на два входа третьей логической схемы И, формируют на ее выходе сигнал, соответствующий логической единице, и подают его на первый вход четвертой логической схемы И, формируют на ее выходе сигнал, соответствующий логической единице, который подают на управляющий вход блока разрешения выстрела стрелкового оружия.

Структурная схема сканирующего блока, размещенного на суше, представлена на фиг.1. Электрическая схема идентификационной ПАВ-метки изображена на фиг.2. Временные диаграммы, иллюстрирующие принцип работы сканирующего блока, показаны на фиг.3. Структурная схема сканирующего блока, размещенного на борту вертолета, представлена на фиг.4. Геометрическая схема взаимного расположения ПАВ-метки и приемных антенн на вертолете показана на фиг.5.

Комбинации наличия или отсутствия электрических сигналов двух приемников ИК-излучения (А и В) и приемника (С) сканирующего блока при наблюдении за наземной техникой изображены на фиг.6. Комбинации наличия или отсутствия электрических сигналов двух приемников ИК-излучения (А и В) и приемника (С) сканирующего блока при наблюдении за военнослужащими изображены на фиг.7. Логическая схема системы абонента управления средствами поражения показана на фиг.8.

Сканирующий блок, размещенный на суше, содержит последовательно включенные задающий генератор 1, усилитель 2 мощности, циркулятор 3, вход-выход которого связан с рупорной приемопередающей антенной 4, усилитель 5 высокой частоты, смеситель 7, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 6, усилитель 8 промежуточной частоты, перемножитель 9, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 1, полосовой фильтр 10, фазовый детектор 11, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 6, и системы 12 абонента: оповещения, наведения, управления и управления средствами поражения.

Идентификационная ПАВ-метка выполнена в виде пьезокристалла 13 с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем (ВШП), связанным с микрополосковой приемопередающей антенной 14, и набором отражателей 18.

Встречно-штыревой преобразователь поверхностных акустических волн (ПАВ) содержит две гребенчатые системы электродов 15, шины 16 и 17, которые соединяют электроды каждой из гребенок между собой. Шины 16 и 17, в свою очередь, связаны с микрополосковой приемопередающей антенной 14.

Сканирующий блок, размещенный на борту вертолета, содержит передатчик и приемник. Последний состоит из измерительного канала и четырех пеленгационных каналов.

Передатчик и измерительный канал приемника содержат последовательно включенные задающий генератор 19, усилитель 20 мощности, циркулятор 21, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 22, усилитель 23 высокой частоты, смеситель 25, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 24, усилитель 26 промежуточной частоты, перемножитель 27, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 19, полосовой фильтр 28, фазовый детектор 29, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 24, и системы 30 абонента: оповещения, наведения, управления и управления средствами поражения.

Каждый пеленгационный канал содержит последовательно включенные приемную антенну 31 (32, 33, 34), усилитель высокой частоты 35 (36, 37, 38), перемножитель 41 (42, 43, 44), второй вход которого соединен с выходом усилитель 26 промежуточной частоты, и узкополосный фильтр 45 (46, 47, 48). При этом к выходу первого 45 (третьего 47) узкополосного фильтра последовательно подключены шестой 49 (седьмой 51) перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго 46 (четвертого 48) узкополосного фильтра, пятый 53 (шестой 55) узкополосный фильтр и первый 57 (третий 59) фазометр. К выходу второго 46 (четвертого 48) узкополосного фильтра последовательно подключены первая 56 (второй 52) линия задержки, первый 54 (второй 56) фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго 46 (четвертого 48) узкополосного фильтра, и второй 58 (четвертый 60) фазометр. Вторые входы фазометров 57, 58, 59 и 60 соединены с выходом опорного генератора 40, а выходы подключены к системе 30 абонента: оповещения, наведения, управления и управления средствами поражения.

Приемопередающая антенна 22 измерительного канала размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны 31, 32, 33 и 34 пеленгационных каналов размещены на концах лопастей несущего винта вертолета (фиг.5). Двигатель 39 кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором 40.

Система абонента управления средствами поражения содержит два приемника 61 и 62 (А и В) ИК-излучения и приемника 63 (С) сканирующего блока, к выходам которых подключены аналого-цифровые преобразователи 64, 65 и 66 соответственно. Выходы первого 64 и второго 65 аналого-цифровых преобразователей через первую логическую схему И 67 подключены к первому входу второй логической схемы И 71, к выходу которой подключен блок 74 разрешения пуска ракеты с тепловой головкой самонаведения. Выход третьего аналого-цифрового преобразователя 66 через первый фазоинвертор 68 подключен к вторым входам второй 71 и четвертой 73 логическим схемам И. Выходы первого 64 и второго 65 аналого-цифровых преобразователей через второй 69 и третий 70 фазоинверторы соответственно подключены к двум входам третьей 72 логической схемы И, выход которой через четвертую логическую схему И 73 подключен к блоку 75 разрешения выстрела стрелкового оружия.

Комплексный способ определения принадлежности наземной техники и военнослужащих к стороне-участнице военных действий реализуется следующим образом.

В целях обеспечения возможности причисления абонентом исследуемой наземной техники к трем классам: «свой», «союзник», «чужой» наземная техника двух классов, «свой» и «союзник», имеет аналогичные по функции специальные покрытия, назначение которых предотвратить излучение техники этих классов в окружающее пространство в определенных для каждого из этих классов, отличных друг от друга, интервалах длин волн ИК-диапазона, отсутствие излучения в которых установлено для техники каждого их этих классов в качестве универсального отличительного признака принадлежности к своим классам, в отличие от всякой другой наземной техники, обладающей ИК-излучением в этих волновых интервалах, и на основании этого причисляемой к классу «чужой», а абонент оснащается двумя приемниками ИК-излучения, один из которых воспринимает излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием техники класса «свой», а другой воспринимает излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием техники класса «союзник».

Абонент, определяющий принадлежность исследуемой единицы наземной техники к стороне-участнице военных действий, может находиться на суше, в воде, в воздухе, в космическом пространстве.

Определение абонентом принадлежности исследуемой единицы наземной техники к тому или иному классу осуществляется следующим образом.

Признаком, различающим наземную технику классов: «свой», «союзник», «чужой», является наличие или отсутствие ИК-излучения техники этих классов в определенных интервалах длин волн.

Наземная техника, входящая в класс «свой», имеет покрытие со специальными оптическими свойствами, назначение которого предотвратить ИК-излучение техники, входящей в этот класс в окружающее пространство в интервале длин волн, отсутствие излучения в котором установлено для техники этого класса в качестве универсального отличительного признака.

Наземная техника, входящая в класс «союзник», также имеет покрытие со специальными оптическими свойствами, назначение которого предотвратить ПК-излучение техники этого класса в окружающее пространство в интервале длин волн, отсутствие излучения в котором установлено в качестве универсального отличительного признака для техники класса «союзник», не совпадающем с отличительным волновым интервалом, установленным для класса «свой».

Интервалы длин волн, отсутствие ИК-излучения в которых установлено в качестве отличительных признаков для техники классов «свой» и «союзник», не совпадают с полосами поглощения ИК-излучения, характерными для спектров излучения техники, не относящейся к этим двум классам и классифицируется как «чужой».

Для повышения достоверности определения принадлежности наземной техники и военнослужащих, относящихся к классам «свой» и «союзник», они снабжаются непосредственно перед военными действиями идентификационными ПАВ-метками, а абонента на суше оснащают сканирующим блоком.

При этом задающим генератором формируется высокочастотное колебание (фиг.3,а).

u_c(t)=U_c·Cos(w_ct+φ_c), 0≤t≤T_c,

где U_c, w_c, φ_c, Т_c - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания, которое усиливается по мощности в усилителе 2 мощности и через циркулятор 3 поступает в рупорную приемопередающую антенну 4 и излучается ею в эфир. С помощью рупорной антенны 4 последовательно облучается участок местности, где предположительно находятся военнослужащие и наземная техника, относящиеся к той или иной воюющей стороне.

Электромагнитный сигнал u_c(t) улавливается мирополосковой антенной 14 ПАВ-метки, размещенной на военнослужащем или наземной технике, относящимся к классам: «свой» и «союзник».

Принимаемое гармоническое колебание u_c(t) преобразуется встречно-штыревым преобразователем в акустическую волну, которая распространяется по поверхности пьезокристала 13, отражается от отражателей 18 и опять преобразуется в электромагнитный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН) (фиг.3в)

u₁(t)=U₁·Cos[w_ct+φ_k(t)+φ_c], 0≤t≤T_c,

где φ_k(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг.3, б), причем φ_k(t)=Const при кτ_э<t<(к+1)τ и может изменятся скачком при t=кτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (к-1, 2, ..., N-1);

τ_э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T_c(Т_c=Nτ_э).

При этом внутренняя структура сформированного ФМН-сигнала определяется модулирующим кодом M(t) (фиг.3, б), который, в свою очередь определяется топологией встречно-штыревого преобразователя, имеет индивидуальный характер и содержит всю необходимую уникальную информацию о наземной технике (тип, год производства, производитель и т.п.) или о военнослужащем (подразделение, фамилия, имя, отчество, год рождения и т.п.).

Сформированный ФМН-сигнал u₁(t) (фиг, 3, в) излучается микрополосковой антенной 14 в эфир, принимается антенной 4 сканирующего блока и через циркулятор 3 и усилитель 5 высокой частоты поступает на первый вход смесителя 7, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 6 (фиг.3, г)

u_г(t)=U_г·(w_гt+φ_г).

На выходе смесителя 7 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителем 8 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частоты

u_пр(t)=U_пр·Cos[w_прt+φк(t)+φ_пр], 0≤t≤T_c,

где

w_пр=w_с-w_г - промежуточная (разностная) частота;

φ_пр=φ_c-φ_г, которое поступает на первый вход перемножителя 9, на второй вход которого подается высокочастотное колебание u_с(t) (фиг.3, а) с выхода задающего генератора 1.

На выходе перемножителя 9 образуется напряжение (фиг.3, д)

u₂(t)=U₂·Cos[w_гt+φ_к(t)+φ_г], 0≤t≤T_c,

где

которое представляет собой ФМН-сигнал на частоте w_г гетеродина 6, выделяется полосовым фильтром 10 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 11. На второй (опорный) вход фазового детектора 11 в качестве опорного напряжения подается напряжение u_г(t) (фиг.3, г) гетеродина 6. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 11 образуется низкочастотное напряжение (фиг.3, е)

u_н(t)=U_н·Cosφ_к(t), 0≤t≤T_c,

где

пропорциональное модулирующему коду M(t) (фиг.3, б). Это напряжение с выхода фазового детектора 11 поступает на вход системы 12 абонента: оповещения, наведения, управления и управления средствами поражения.

Поступление информации о принадлежности исследуемой единицы наземной техники или исследуемого военнослужащего к тому или иному классу на системы абонента: оповещения, наведения, управления и управления средствами поражения разрешает проблему «дружественного огня», дает тактическое преимущество перед противником на поле боя, позволяет наносить поражающий удар по наземной технике и личному составу противника без участия человека, предоставляет дополнительные возможности при решении задач по сбору разведывательной информации.

При размещении сканирующего блока на борту вертолета появляется возможность не только провести распознавания типа «свой-чужой», но и определить местоположение «своего» объекта. Наличие вращающего винта вертолета используется как положительный фактор для точного и однозначного определения угловых координат «своего» объекта, снабженного идентификационной ПАВ-меткой.

Принимаемые антеннами 22, 31-34 ФМН-сигналы:

u₃(t)=U₃·Cos[(w_c±Δw)t+φ_k(t)+φ₃],

где ±Δw - нестабильность несущей частоты сигнала, обусловленная различными дестабилизирующими факторами, в том числе эффектом Доплера;

R - радиус окружности, на которой размещены приемные антенны 31, 32, 33 и 34;

Ω=2nR - скорость вращения приемных антенн 31, 32, 33 и 34 вокруг приемной антенны 22 (скорость вращения винта вертолета);

α и β - угловые координаты (азимут α и угол β места) ПАВ-метки, размещенной на «своем» объекте;

через усилители 23, 35-38 высокой частоты и циркулятор 21 поступают на первые входы смесителя 25, перемножителей 41-44.

На второй вход смесителя 25 подается напряжение гетеродина 24 u_г1(t)=U_г1·Cos(w_г1t+φ_г1).

На выходе смесителя 25 образуется напряжение комбинированных частот. Усилителем 26 выделяется напряжение промежуточной частоты

u_пр1(t)=U_пр1·Cos[(w_пр±Δw)t+φ_k(t)+φ_пр1], 0≤t≤T_c,

где

w_пр=w_с-w_г1 - промежуточная частота;

φ_пр1=φ₁-φ_г1, которое поступает на первый вход перемножителя 27, на второй вход которого подается высокочастотное колебание u₃(t) с выхода задающего генератора 19.

На выходе перемножителя 27 образуется напряжение

u₈(t)=U₈·Cos[(w_г1t+φ_k(t)+φ_г1], 0≤t≤T_c,

где

которое представляет собой ФМН-сигнал на частоте w_г1 генератора 24, выделяется полосовым фильтром 28 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 29. На второй (опорный) вход фазового детектора 29 в качестве опорного напряжения подается напряжение w_г1(t) гетеродина 24. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 29 образуется низкочастотное напряжение u_н1(t)=U_н1·Cosφ_к(t), 0≤t≤T_с,

где

пропорциональное модулирующему коду M(f).

Это напряжение с выхода фазового детектора 29 поступает на вход систем 30 абонента: оповещения, наведения, управления и управления средствами поражения.

Напряжение u_пр1(t) с выхода усилителя 26 промежуточной частоты одновременно поступает на вторые входы перемножителей 41-44 пеленгационных каналов.

На выходах перемножителей 41-44 образуются фазомодулированные (ФМ) напряжения на частоте w_г1 гетеродина 24:

где

которые выделяются узкополосными фильтрами 45-48 соответственно с частотами настройки w_н равной частоте w_г1 гетеродина 24:

w_н=w_г1.

Знаки «+» и «-» перед величинами

и

соответствуют диаметрально противоположным расположениям приемных антенн 31 и 32, 33 и 34 на концах лопастей несущего винта вертолета относительно приемопередающей антенны 22 измерительного канала, размещенной над втулкой винта вертолета.

Следовательно, полезная информация об азимуте α и угле места β переносится на стабильную частоту w_г1 гетеродина 24. Поэтому нестабильность ±Δw несущей частоты, вызванная различными дестабилизирующими факторами, в том числе и эффектом Доплера, и вид фазовой манипуляции принимаемого сигнала ПАВ-метки не влияют на результат пеленгации, тем самим повышается точность определения ПАВ-метки, которая установлена на «своем» объекте (наземная техника или военнослужащий).

Причем величина

входящая в состав указанных колебаний и называемая индексом фазовой модуляции, характеризует максимальное значение отклонения фазы сигналов, принимаемых вращающимися антеннами 31 и 32, 33 и 34 относительно фазы сигнала, принимаемого неподвижной антенной 22.

Пеленгатор тем чувствительнее к изменению углов α и β, чем больше относительный размер измерительной базы Однако с остом уменьшается значение угловых координат α и β, при которых разность фаз превосходит значение 2π, т.е. наступает неоднозначность отсчета углов α и β.

Следовательно, при

наступает неоднозначность отсчета углов α и β. Устранение указанной неоднозначности путем уменьшения соотношения обычно себя не оправдывает, так как при этом теряется основное достоинство широкобазового фазового пеленгатора. Кроме того, в диапазон метровых и особенно дециметровых волн брать малые значения часто не удается из-за конструктивных соображений, к тому же это в ряде случаев противоречит основным функциям вертолета.

Для повышения точности фазовой пеленгации ПАВ-метки в горизонтальной (вертикальной) плоскости приемные антенны 31 и 32 (33 и 34) размещаются на концах лопастей несущего винта вертолета. Смещение сигналов от двух диаметрально противоположных приемных антенн 31 и 32, 33 и 34, находящихся на одинаковом расстоянии R от оси вращения несущего винта, вызывает фазовую модуляцию, аналогичную фазовой модуляции, получаемой с помощью двух приемных антенн, вращающихся по кругу, радиус R₁ которого в два раза больше (R₁=2R).

Действительно, на выходах перемножителей 49 и 51 образуются следующие гармонические напряжения:

u₁₃(t)=U₁₃·Cos(Ω-α),

u₁₄(t)=U₁₄·Cos(Ω-β), 0≤t≤T_c,

где

с индексом фазовой модуляции

R₁=2R,

которые выделяются узкополосными фильтрами 53 и 55 соответственно и поступают на первые входы фазометров 47 и 59, на вторые входы которых подается напряжение опорного генератора 40

u_o(t)=U_o·CosΩt.

Фазометры 57 и 59 обеспечивают точное, но неоднозначное измерение угловых координат α и β.

Для устранения возникающей при этом неоднозначности отсчета углов α и β необходимо уменьшить индекс фазовой модуляции без уменьшения относительного размера измерительной базы . Это достигается автокорреляционной обработкой фазомодулированных напряжений u₁₀(t) и u₁₂(t) с помощью автокорреляторов, состоящих из линии задержки 50 и фазового детектора 54, из линии задержки 52 и фазового детектора 56. Причем время задержки выбирается таким, чтобы уменьшить индекс фазовой модуляции до величины

где d₁<R, при котором справедливо неравенство

обеспечивающее однозначный отсчет углов α и β.

На выходе автокорреляторов формируются гармонические напряжения:

u₁₅(t)=U₁₅·Cos(Ω-α),

u₁₆(t)=U₁₆·Cos(Ω-β), 0≤t≤T_c,

где

с индексом фазовой модуляции Δφ_m2, которые поступают на первые входы фазометров 58 и 60 соответственно, на вторые входы которых подается опорное напряжение u_o(t) опорного генератора 40.

Фазометры 58 и 60 обеспечивают грубое, но однозначное измерение углов α и β.

Измеренные значения угловых координат α и β ПАВ-метки с выходов фазометров 57-60 поступают на входы систем 30 абонента: оповещения, наведения, управления и управления средствами поражения.

При выполнении задачи по определению принадлежности исследуемой единицы наземной техники и военнослужащих к той или иной стороне-участнице военных действий путем деления исследуемой наземной техники и военнослужащих на три класса: «свой», «союзник» и «чужой» абонент оснащается двумя приемниками ИК-излучения, один из которых (приемник А-61) воспринимает излучение исключительно в том интервале длин волн, излучение в котором поглощается специально предназначенным для этого покрытием техники класса «свой», а другой (приемник В-62) воспринимает излучение исключительно в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключительно предназначенном для этого покрытием техники, относящимся к классу «союзник», а также приемником (С-63) сканирующего блока.

Посредством приемников А и В абонент определяет наличие или отсутствие ИК-излучения исследуемой единицы наземной техники в интервалах длин волн, отсутствие излучения в которых определено как универсальный признак принадлежности наземной техники к классам «свой» и «союзник».

Посредством приемника С сканирующего блока абонент определяет наличие радиоизлучения как признака принадлежности наземной техники и военнослужащих к классам «свой» и «союзник».

При наличии ИК-излучения исследуемой единицы наземной техники в том волновом интервале, для приема излучения в котором предназначен данный приемник ИК-излучения, приемником генерируется электрический сигнал. В отсутствие ИК-излучения исследуемой единицы наземной техники в том волновом интервале, для приема излучения в котором предназначен данный приемник ИК-излучения, электрический сигнал приемником не генерируется.

При наличии радиоизлучения ПАВ-метки, которой снабжена исследуемая единица наземной техники или исследуемый военнослужащий, приемником сканирующего блока генерируется электрический сигнал. В отсутствие радиоизлучения исследуемой единицы наземной техники или исследуемого военнослужащего, электрический сигнал приемником сканирующего блока не генерируется.

Комбинации наличия или отсутствия электрических сигналов двух приемников ИК-излучения (А и В) и приемника (С) сканирующего блока при наблюдении за наземной техникой изображены на фиг.6.

Комбинации наличия или отсутствия электрических сигналов двух приемников ИК-излучения (А и В) и приемника (С) сканирующего блока при наблюдении за военнослужащими изображены на фиг.7.

Результатом анализа комбинации наличия или отсутствия электрических сигналов от приемников А, В и С является заключение о принадлежности исследуемой единицы наземной техника или исследуемого военнослужащего к одному из трех классов: «свой», или «союзник», или «чужой», и принятии решения о поражении «чужой» наземной техники или «чужих» военнослужащих.

Логическая схема системы абонента управления средствами поражения показана на фиг.8.

Наличие или отсутствие электрических сигналов на выходах приемников А, В и С (61, 62 и 63) преобразуются аналого-цифровыми преобразователями 64, 65 и 66 соответственно в логические единицы и нули.

Сигналы, соответствующие логическим единицам, подают на два входа первой логической схемы И 67, на выходе которой формируют сигнал, соответствующий логической единице, который подают на первый вход второй логической схемы И 71.

Сигнал, соответствующий логическому нулю, с выхода третьего аналого-цифрового преобразователя 66 подают через фазоинвертор 68 на вторые входы второй 71 и четвертой 74 логических схем И.

На выходе второй логической схемы И 71 формируют сигнал, соответствующий логической единице, который подают на управляющий вход блока 74 разрешения пуска ракеты с тепловой головкой самонаведения. Последняя поражает исследуемую единицу «чужой» наземной техники.

Сигналы, соответствующее логическим нулям, с выходов первого 64 и второго 65 аналого-цифровых преобразователей через фазоинверторы 69 и 70 соответственно подают на два входа третьей логической схемы И 72, на выходе которой формируют сигнал, соответствующий логической единице. Этот сигнал через четвертую логическую схему И 73 подают на управляющий вход блока 75 разрешения выстрела стрелкового оружия. Последний поражает исследуемого «чужого» военнослужащего.

Анализ комбинаций наличия или отсутствия электрических сигналов от приемников А, В, С и поражения «чужой» наземной техники и «чужих» военнослужащих возможно производить автоматически.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с базовым объектом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение достоверности определения принадлежности наземной техники, военнослужащих и воинского подразделения в целом в любое время суток и в условиях плохой видимости, за короткий временной интервал к одному из трех классов: «свой», «союзник» или «чужой». Это достигается использованием сканирующего блока и идентификационных ПАВ-меток, которыми снабжаются непосредственно пред военными действиями наземная техника и военнослужащие, относящиеся к классам: «свой» и «союзник».

При этом сканирующий блок вместе с двумя приемниками ИК-излучения и абонентом, определяющим принадлежность исследуемой единицы наземной техники и военнослужащих к стороне-участнице военных действий, может находиться на суше, воде, в воздухе, в космическом пространстве.

Основной особенностью идентификационных ПАВ-меток являются малые габариты, большой срок службы и отсутствие источников питания.

Зная высоту полета h вертолета и измерив угловые координаты α и β, можно определить местоположение идентификационной ПАВ-метки.

Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает поражение «чужой» наземной техники и «чужих» военнослужащих, а также предоставляет дополнительные возможности при решении задач по сбору разведывательной информации, тем самим функциональные возможности известного способа расширены.

Изобретение относится к военной технике и предназначено для объективной оценки принадлежности, находящейся в пределах прямой видимости абонента. Технический результат - повышение достоверности. Абонента снабжают сканирующим блоком, размещенным на земле или на борту вертолета, а на наземную технику и военнослужащих, относящихся к классам «свой» и «союзник», устанавливают непосредственно перед военными действиями идентификационные метки. Метки выполнены в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой приемопередающей антенной поверхностных акустических волн, и набором отражателей. Формируют в сканирующем блоке гармоническое колебание, усиливают его по мощности и направленно излучают в эфир, улавливают его микрополосковой приемопередающей антенной идентификационной метки, преобразуют в акустическую волну, обеспечивают ее распространение по поверхности пьезокристалла и обратное отражение, преобразуют отраженную акустическую волну в сигнал с фазовой манипуляцией. Напряжение, пропорциональное сигналу о принадлежности исследуемой единицы наземной техники или военнослужащего к одному из классов «свой» и «союзник», направляют к системам абонента. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Комплексный способ определения принадлежности наземной техники и военнослужащих к стороне - участнице военных действий, включающий выполнение покрытия на поверхности наземной техники классов «свой» и «союзник», исключающее возможность ИК-излучения в окружающее пространство техники этих классов в определенных интервалах длин волн, в отличие от техники класса «чужой», излучающей в окружающее пространство в этом волновом интервале, оснащение абонента, определяющего принадлежность техники к классам двумя приемниками ИК-излучения, принимающими излучения только в интервале длин волн, возможность излучения в которых исключаются покрытием техники классов «свой» и «союзник», при этом сигналы о принадлежности наземной техники к одному из классов, возможных для определения абонентом, совместно или порознь направляют к системам абонента: оповещения, наведения, управления и управления средствами поражения, отличающийся тем, что абонента снабжают сканирующим блоком, размещенным на земле или на борту вертолета, а на наземную технику и военнослужащих, относящихся к классам «свой» и «союзник», устанавливают непосредственно перед военными действиями идентификационные метки, выполненные в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревыми преобразователем, связанным с микрополосковой приемопередающей антенной поверхностных акустических волн, и набором отражателей, при этом формируют в сканирующем блоке гармоническое колебание, усиливают его по мощности и направленно излучают в эфир, улавливают его микрополосковой приемопередающей антенной идентификационной метки, преобразуют в акустическую волну, обеспечивают ее распространение по поверхности пьезокристалла и обратное отражение, преобразуют отраженную акустическую волну в сигнал с фазовой манипуляцией, внутренняя структура которого соответствует структуре встречно-штыревого преобразователя, переизлучают его в эфир, принимают приемопередающей антенной сканирующего блока, усиливают по мощности, преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина, выделяют напряжение промежуточной частоты, перемножают его с гармоническим колебанием, выделяют сигнал с фазовой манипуляцией на частоте гетеродина и осуществляют его синхронное детектирование с использованием напряжения гетеродина в качестве опорного напряжения, продетектированное низкочастотное напряжение, пропорциональное сигналу о принадлежности исследуемой единицы наземной техники или военнослужащего к одному из классов «свой» и «союзник», направляют к системам абонента.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при размещении сканирующего блока на борту вертолета используют сканирующий блок, позволяющий определить местоположение объекта, при этом обрабатывают переизлученный меткой сигнал с фазовой манипуляцией дополнительно в четырех пеленгационных каналах, в каждом из которых сигнал, принимаемый антенной, усиливают по амплитуде, перемножают с напряжением промежуточной частоты измерительного канала и выделяют фазомодулированное напряжение на частоте w_г гетеродина, перемножают фазомодулированные напряжения первого и второго, третьего и четвертого пеленгационных каналов между собой и выделяют гармонические напряжения на частоте Ω опорного генератора, где Ω - скорость вращения несущего винта вертолета, в первом и третьем пеленгационных каналах измеряют фазовые сдвиги между гармоническими напряжениями и напряжением опорного генератора, формируют точные, но не однозначные шкалы измерения азимута α и угла места β метки, во втором и четвертом пеленгационных каналах осуществляют автокорреляционную обработку фазомодулированных напряжений, выделяют гармонические напряжения на частоте Ω опорного генератора, измеряют фазовые сдвиги между гармоническими напряжениями и напряжением опорного генератора, формируют грубые, но однозначные шкалы измерения азимута α и угла места β метки, измеренные значения азимута α и угла места β направляют к системам абонента: оповещения, наведения, управления и управления средствами поражения, приемопередающую антенну измерительного канала размещают над втулкой винта вертолета, приемные антенны пеленгационных каналов размещают на концах лопастей несущего винта вертолета, двигатель кинематически связывают с винтом вертолета и опорным генератором.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что наличие и отсутствие электрических сигналов на выходах двух приемников ИК-излучения и приемника сканирующего блока, относящихся к системе управления абонента средствами поражения, отмечают логическими единицами и нулями соответственно, сигналы приемников ИК-излучения, соответствующие логическим единицам, подают на два входа первой логической схемы И, формируют на ее выходе сигнал, соответствующий логической единице, который подают на первый вход второй логической схемы И, сигнал приемника сканирующего блока, соответствующий логическому нулю, инвертируют по фазе на 180° и подают на вторые входы второй и четвертой логических схем И, на выходе второй логической схемы И формируют сигнал, соответствующий логической единице, который подают на управляющий вход блока разрешения пуска ракеты с тепловой головкой самонаведения, сигналы приемников ИК-излучения, соответствующие логическим нулям, инвертируют по фазе на 180°, подают их на два входа третьей логической схемы И, формируют на ее выходе сигнал, соответствующий логической единице, и подают его на первый вход четвертой логической схемы И, формируют на ее выходе сигнал, соответствующий логической единице, который подают на управляющий вход блока разрешения выстрела стрелкового оружия.