СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ЦЕЛИ МОБИЛЬНОЙ РЛС Российский патент 2011 года по МПК G01S13/02 

Предлагаемое изобретение относится к технике противовоздушной обороны (ПВО), а именно к радиолокационному вооружению мобильных комплексов ПВО.

Известен способ измерения координат в мобильной РЛС обнаружения и РЛС наведения зенитно-ракетного комплекса (ЗРК) "КУБ" (ЦА1.641.000 ТО, Техническое описание, книга 1, стр.18, рис.2, стр.30, рис.4, 47. 1978 г.), заключающийся в том, что при неподвижном состоянии боевой машины горизонтируют платформу, на которой установлены РЛС, излучают и принимают отраженный от цели радиолокационный сигнал, формируют изображение в индикаторе кругового обзора в полярной системе координат, считывают координаты азимута и дальности цели с экрана индикатора кругового обзора при помощи метки целеуказания, передают считанные координаты в РЛС сопровождения, наводят диаграмму направленности антенны (ДНА) РЛС сопровождения на цель, производят допоиск цели по угловым координатам, излучают и принимают отраженный сигнал РЛС сопровождения, обнаруживают и захватывают цель на автосопровождение по угловым координатам и дальности, измеряют угловые координаты и дальность цели.

Недостатком указанного способа является невозможность работы в движении из-за отсутствия горизонтирования антенн РЛС при движении носителя РЛС, что может привести к пропускам целей при наклонах ДНА.

Измерение координат воздушных целей для наведения вооружения и поражения объектов противника является основной задачей мобильных РЛС комплексов ПВО. Требование выделения целей на фоне мешающих отражений от земли и гидрометеоров как объектов, по которым будет применяться вооружение, приводит к необходимости применения доплеровских методов селекции подвижных целей, которые остаются эффективным инструментом решения указанной задачи. Однако использование и создание доплеровских РЛС требует соблюдения некоторых принципов, которые серьезно ограничивают круг технических решений, доступных разработчику. Один из главных принципов может быть сформулирован следующим образом: спектр сигнала РЛС не должен искажаться в процессе его обращения в пространстве и РЛС таким образом, что его спектр станет подобен сигналу цели, если таковой отсутствует.

Особенностью мобильной РЛС является хрупкое равновесие между характеристиками отдельных блоков и систем, достигаемое тщательным выбором соотношений комплексных параметров, зависящих от математических, радиотехнических и конструктивных основ их обеспечивающих. Во внимание следует принимать различные аспекты: ограничения массогабаритных характеристик, налагаемые размерами и характеристиками носителя; необходимость работы в движении при воздействии качек основания; помехозащищенность от различного рода активных и пассивных помех; работное время системы, определяющее временные характеристики осмотра зоны действия и пр.

Размер зоны и время измерения координат целей является одной из важных характеристик РЛС. Из уравнения радиолокации следует, что при заданных технических требованиях по указанным параметрам, дальность действия РЛС определяется мощностью передатчика и размерами антенны. Этим подчеркивается фундаментальность некоторых постулатов радиолокации, основанных на учете природных ресурсов, таких как частотный ресурс и дисперсия наблюдений.

Осмотр зоны действия РЛС с целью измерения координат целей производится разными способами, однако следует отметить следующее.

1. Осмотр зоны при практически ограниченных энергетических ресурсах передатчика РЛС может производиться только последовательно. Так как ширина луча РЛС в редких случаях перекрывает требуемую зону работы (обнаружения целей), то практически используется последовательный построчный обзор зоны поиска цели, который в общем случае предшествует другим процедурам обнаружения и измерения координат целей. Среди азимутального и угломестного расположения последовательных строк обзора приоритет, для импульсно-доплеровских РЛС, ориентированных на низколетящие цели и работу в условиях помех от земли, гидрометеоров и искусственных пассивных помех, как правило, следует отдать азимутальному.

Только в этом случае обеспечивается минимально возможная скорость модуляции движущимся лучом РЛС отражений от земли и тем самым минимизируется паразитная модуляция, являющаяся ограничивающим фактором для подпомеховой видимости.

При угломестном сканировании в расширенной зоне вертикальная составляющая скорости движения ДНА РЛС относительно местных предметов возрастает в несколько раз, что приводит к дополнительной модуляции отражений от них, что в конечном счете практически ограничивает их подавление доплеровскими методами до величины 30 дБ, вместо 50-60 дБ, задаваемых техническими требованиями к средствам ПВО.

По этим же соображениям практическое значение скачка смещения положения ДНА по углу места в процессе отработки качек не должно превышать величины 0,05 градусов.

Еще одной составляющей является скорость последовательного обзора. Здесь существенным фактором является время контакта с целью для реализации доплеровских принципов разделения целей и помех. Образование сосредоточенной спектральной линии цели происходит при времени контакта с ней порядка 10 мсек. Эта фундаментальная величина находит свое выражение в выборе диапазона волн РЛС и ширины ДНА.

2. Смещение луча вкруговую по азимуту, как правило, производится за счет механического вращения антенны РЛС. Смещение луча по углу места возможно механическими и электронными методами. Например, частотный принцип смещения луча по углу места, который достигается за счет специальной конструкции схемы запитки излучателей антенны РЛС, что при повышении несущей частоты РЛС вызывает желаемое смещение луча по углу места вверх. Необходимым условием является наличие достаточной ширины выделенного для РЛС частотного диапазона (природного ресурса), что не всегда выполняется. Например, при батарейном принципе организации работы ЗРК и малом взаимном удалении (50-100 м) мобильных РЛС в группировке выделенный частотный ресурс оказывается исчерпанным и без выполнения перестройки частот. Т.е. перестраиваться просто некуда. Таким образом это принцип не всегда применим по этим соображениям.

Альтернативой является смещение направления излучения за счет наклона плоскости излучаемой электромагнитной волны при смене излучателей или введения фазовращателей в цепи запитки излучателей антенны РЛС (случай классической ФАР). Практическая реализация активной ФАР в обзорной доплеровской РЛС приводит к непомерному увеличению массы антенного поста. Примером может являться антенный пост анонсированной в открытой печати и телевидением РЛС ЗРК "Панцирь" с массой 800-1000 кг против 150-200 кг в ЗРК "Тунгуска". Значительная масса препятствует достижению (задаваемой в ТТЗ на средств ПВО) скорости азимутального поиска 360 град/с, вызывает возмущения башни и корпуса боевой машины ЗРК и в конечном счете препятствует достижению точности наведения вооружения ЗРК на цель. Таким образом использование активной ФАР в мобильном ЗРК, работающем на ходу, становится проблематичным и неоправданным.

3. Работа РЛС на ходу сопровождается необходимостью преобразования измеренных координат целей с учетом текущего значения углов качек основания при прямой или косвенной стабилизации положения ДНА. Различают курс, тангаж, крен - три составляющие углов качек основания. Математический аппарат преобразования нестабилизированной и стабилизированной систем координат описывается уравнениями аналитической геометрии в пространстве. Один из практически используемых общий вид функционала (1), связывающего координаты, включает установленное положение луча по углу места как угол между горизонтом и серединой ДНА и текущее значение проекции углов качек на плоскость положения ДНА РЛС. Сумма этих углов, с учетом знака, определяет текущее положение ДНА РЛС, которое должно быть обеспечено системой стабилизации ее положения по углу места, т.е. скорректированное положение, обеспечивающее заданный уровень пересечения ДНА с плоскостью горизонта и последующее прямое считывание координат. Аналогичные преобразования определяют скорректированное (стабилизированное) положение ДНА РЛС по азимуту. Совокупность этих операций позволяет формировать неподвижное радиолокационное изображение на индикаторе кругового обзора при эволюциях носителя РЛС, что следует считать классикой решения задачи.

Практическое значение углов качек, задаваемое в техническом задании на мобильные РЛС, имеет следующий порядок:

среднеквадратическое значение 12 град, что означает максимальный уровень, равный 36 град. Таким образом, работа на ходу должна сопровождаться непрерывным весьма значительным изменением положения фронта электромагнитной волны, излучаемой в пространство.

E_H ^O*=Ф(E_уст, q^O _НБ, q^Б _Н, Q, Ψ, Ө), (1)

где: Ф - функционал,

Q, Ψ, Ө - углы качек самохода,

Е_УСТ - установленный угол места ДНА РЛС обнаружения,

q^O _НБ - нестабилизированный угол ДНА РЛС обнаружения,

q^Б _Н - нестабилизированный угол башни.

Известны ряд способов компенсации углов качек:

- механическая стабилизация положения оси вращения антенны,

- электронная стабилизация положения ДНА с использования методов ФАР,

- комбинированная электронно-механическая стабилизация.

С учетом совокупности ограничивающих факторов, имеющих место в мобильных РЛС, перспективными являются 2 и 3 способы.

4. Требуемая точность измерения координат с минимальным работным временем оптимально достигается в системе, объединяющей РЛС обнаружения и РЛС сопровождения в одной радиолокационной системе, связанной общей цифровой вычислительной системой (ЦВС).

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения координат цели в мобильной импульсно-доплеровской РЛС зенитной самоходной установки (ЗСУ) «Тунгуска», работающей на ходу (Зенитная самоходная установка 2С6М, Техническое описание, 2С6М 00 00 000 ТО), при котором формируют углы качек в соответствии с наклоном и направлением движения носителя РЛС, рассчитывают компенсирующие углы наклона приемопередающей диаграммы направленности антенны (ДНА) РЛС обнаружения по углу места и азимуту в стабилизированной системе координат, излучают и принимают радиолокационный сигнал, последовательно изменяют положение приемопередающей ДНА РЛС обнаружения по азимуту вкруговую, излучают и принимают радиолокационный сигнал, отображают сигнал на индикаторе кругового обзора (ИКО) РЛС обнаружения и формируют радиолокационное изображение на ИКО в стабилизированной относительно направления на север и плоскости горизонта системе координат «азимут-дальность» с учетом углов качек, отображают отметки целей на ИКО по дальности согласованно с задержкой сигнала, отраженного от цели, обнаруживают и считывают координаты цели с экрана ИКО при помощи подвижной метки целеуказания, дополнительно измеряют координаты по азимуту и дальности в стабилизированной системе координат при помощи автоматической системы измерения координат «на проходе», передают измеренные координаты по азимуту и дальности цели в РЛС сопровождения, наводят ДНА РЛС сопровождения по азимуту и производят допоиск цели по углу места, излучают и принимают радиолокационный сигнал РЛС сопровождения, обнаруживают и захватывают цель на автосопровождение, измеряют координаты цели по углу места, азимуту и дальности.

Недостаток известного способа заключается в ограничении зоны измерения координат целей РЛС обнаружения по высоте (от 0 до 3000 м в диапазоне дальности от 0 до 20 км), обусловленном малой шириной ДНА РЛС обнаружения по углу места (15-16 градусов).

Из того же источника на ЗСУ «Тунгуска» известно устройство для осуществления данного способа, содержащее РЛС обнаружения, включающую устройство формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала, состоящее из зеркальной антенны и фазовращателя, переключатель прием-передача, канал приема-передачи, канал обработки радиолокационных сигналов, канал отображения радиолокационной информации и передачи данных целеуказания на РЛС сопровождения, задатчик координат целеуказания, цифровую вычислительную систему.

Недостатком известного устройства является ограниченный размер зоны поражения цели по высоте из-за малого диапазона стабилизации положения ДНА РЛС обнаружения в движении при помощи электромеханического фазовращателя (±5 градусов).

Задачей изобретения является расширение зоны измерения координат целей и целеуказания по высоте от 6000 до 15000 м. Указанный диапазон высот определяется практикой использования тактической авиации в локальных конфликтах последних лет.

Для решения указанной задачи в предлагаемом способе измерения координат мобильной РЛС с доплеровской селекцией движущихся целей, при котором формируют углы качек в соответствии с наклоном и направлением движения носителя РЛС, рассчитывают компенсирующие углы наклона приемопередающей диаграммы направленности антенны (ДНА) РЛС обнаружения по углу места и азимуту в стабилизированной системе координат, излучают и принимают радиолокационный сигнал, последовательно изменяют положение приемопередающей ДНА РЛС обнаружения по азимуту вкруговую, излучают и принимают радиолокационный сигнал, отображают сигнал на индикаторе кругового обзора РЛС обнаружения и формируют радиолокационное изображение на индикаторе кругового обзора в стабилизированной относительно направления на север и плоскости горизонта системе координат «азимут-дальность» с учетом углов качек, отображают сигнал на индикаторе кругового обзора по дальности согласованно с задержкой сигнала, отраженного от цели, обнаруживают и считывают координаты цели с экрана индикатора кругового обзора при помощи подвижной метки целеуказания, дополнительно измеряют координаты по азимуту и дальности в стабилизированной системе координат при помощи автоматической системы измерения координат «на проходе», передают измеренные координаты по азимуту и дальности цели в РЛС сопровождения, наводят ДНА РЛС сопровождения по азимуту и производят допоиск цели по углу места, излучают и принимают радиолокационный сигнал РЛС сопровождения, обнаруживают и захватывают цель на автосопровождение, измеряют координаты цели по углу места, азимуту и дальности в стабилизированной системе координат, согласно изобретению формируют расширенную зону измерения координат цели РЛС обнаружения путем последовательного перемещения приемопередающей диаграммы направленности антенны РЛС обнаружения по углу места после изменения положения приемопередающей диаграммы направленности антенны РЛС обнаружения по азимуту вкруговую, излучают и принимают радиолокационный сигнал, изменяя наклон фронта электромагнитной волны с учетом расчетного положения середины зоны измерения координат относительно горизонта в текущей строке обзора и текущего значения качек основания, соблюдая плавность компенсации качек для сохранения качества доплеровской селекции движущихся целей, путем ограничения дискрета изменения положения диаграммы направленности антенны РЛС обнаружения по углу места, при отображении принятого сигнала на индикаторе кругового обзора РЛС обнаружения помечают изображение на индикаторе кругового обзора синхронно с изменением диаграммы направленности антенны РЛС обнаружения по углу места, при обнаружении цели принимают решение о зоне нахождения цели по углу места, передают измеренные координаты по азимуту и дальности цели в РЛС сопровождения с учетом зоны положения диаграммы направленности антенны РЛС обнаружения по углу места, допоиск цели по углу места производят с учетом зоны нахождения цели по углу места.

Для решения указанной задачи в устройстве для осуществления способа измерения координат мобильной РЛС, содержащем РЛС обнаружения, включающую устройство формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала, первый переключатель прием-передача, канал приема-передачи, канал обработки радиолокационных сигналов, канал отображения радиолокационной информации и передачи данных целеуказания на РЛС сопровождения, задатчик координат целеуказания, цифровую вычислительную систему (ЦВС), при этом первый вход-выход РЛС обнаружения соединен с первым входом-выходом устройства формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала, второй вход-выход которого соединен со входом-выходом первого переключателя прием-передача, второй вход-выход РЛС обнаружения соединен со входом-выходом ЦВС и является входом-выходом сигнала координат цели, выход соединен с первым входом ЦВС и является выходом координат по азимуту, второй вход ЦВС соединен с первым выходом задатчика координат целеуказания, второй выход которого соединен с первым входом РЛС обнаружения и является входом сигнала целеуказания, второй вход РЛС обнаружения соединен с первым выходом ЦВС и является входом стабилизированной координаты диаграммы направленности антенны РЛС обнаружения, третий вход ЦВС является входом сигнала углов качек, первый, второй, третий входы РЛС сопровождения являются входами сигнала управления положением луча, сигнала управления формой диаграммы направленности антенны, сигнала управления приводом растровой головки соответственно, четвертый вход РЛС сопровождения соединен со вторым выходом ЦВС и является входом сигнала наведения по данным целеуказания, первый выход РЛС сопровождения соединен с четвертым входом ЦВС и является выходом сигнала угловых координат цели, третий выход ЦВС является выходом сигнала координат цели, РЛС обнаружения снабжена блоком управления лучом, первым задатчиком положения луча, а устройство формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала выполнено в виде 2-N излучателей и направляющей системы, при этом первый вход-выход направляющей системы является первым входом-выходом устройства формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала, а второй вход-выход соединен с первым входом-выходом 2-N излучателей, второй вход-выход которых является вторым входом-выходом устройства формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала, входы направляющей системы и 2-N излучателей соединены с первым и вторым выходами блока управления лучом и являются первым и вторым входами устройства 5 формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала соответственно, первый вход блока управления лучом соединен с выходом первого задатчика положения луча, вход которого является третьим входом РЛС обнаружения и входом сигнала управления фронтом электромагнитной волны излучаемого сигнала,

второй вход блока управления лучом соединен с четвертым выходом ЦВС и является четвертым входом РЛС обнаружения и входом сигнала стабилизации положения диаграммы направленности антенны РЛС обнаружения в движении.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежом, на котором изображена структурная схема.

Предлагаемый способ измерения координат цели мобильной РЛС с доплеровской селекцией движущихся целей осуществляют в следующей последовательности. Сначала формируют углы качек в соответствии с наклоном и направлением движения носителя РЛС, рассчитывают компенсирующие углы наклона приемопередающей ДНА РЛС обнаружения по углу места и азимуту в стабилизированной системе координат, излучают и принимают радиолокационный сигнал, последовательно изменяют положение приемопередающей ДНА РЛС обнаружения по азимуту вкруговую. Затем формируют расширенную зону измерения координат цели РЛС обнаружения путем последовательного перемещения приемопередающей ДНА РЛС обнаружения по углу места. Излучают и принимают радиолокационный сигнал, изменяя наклон фронта электромагнитной волны с учетом расчетного положения середины зоны измерения координат относительно горизонта в текущей строке обзора и текущего значения качек основания, соблюдая плавность компенсации качек для сохранения качества доплеровской селекции движущихся целей, путем ограничения дискрета изменения положения ДНА РЛС обнаружения по углу места. Принятый сигнал отображают на индикаторе кругового обзора (ИКО) РЛС обнаружения и формируют радиолокационное изображение на ИКО в стабилизированной относительно направления на север и плоскости горизонта системе координат «азимут-дальность» с учетом углов качек, отображают принятый сигнал на ИКО по дальности согласованно с задержкой сигнала отраженного от цели, причем при отображении принятого сигнала на ИКО помечают изображение синхронно с изменением ДНА РЛС обнаружения по углу места. Обнаруживают цель и принимают решение о зоне нахождения цели по углу места. Затем считывают координаты цели с экрана ИКО при помощи подвижной метки целеуказания, дополнительно измеряют координаты по азимуту и дальности в стабилизированной системе координат при помощи автоматической системы измерения координат «на проходе». Передают измеренные координаты по азимуту и дальности цели в РЛС сопровождения с учетом зоны положения ДНА РЛС обнаружения по углу места. Наводят ДНА РЛС сопровождения по азимуту и производят допоиск цели по углу места с учетом зоны нахождения цели по углу места. Излучают и принимают радиолокационный сигнал РЛС сопровождения, обнаруживают и захватывают цель на автосопровождение, измеряют координаты цели по углу места, азимуту и дальности в стабилизированной системе координат и используют их для наведения вооружения ЗСУ на цель.

Предлагаемое устройство для измерения координат цели мобильной РЛС содержит РЛС 1 обнаружения цели, РЛС 2 сопровождения цели, задатчик 3 координат целеуказания, цифровую вычислительную систему (ЦВС) 4.

РЛС 1 обнаружения цели содержит устройство 5 формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала, состоящее из направляющей системы 6 и 2-N излучателей 7, блок 8 управления лучом, первый задатчик 9 положения луча, датчик 10 положения луча по азимуту, азимутальный привод 11, блок 12 измерения координат «на проходе», фазовый детектор 13 и последовательно соединенные первый передатчик 14, первый переключатель 15 прием-передача, первый приемник 16, первый детектор 17 и индикатор кругового обзора (ИКО) 18.

Первый и второй входы-выходы направляющей системы 6 являются первыми входами-выходами устройства 5 формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала и 2-N излучателей 7 соответственно. Входы направляющей системы 6 и 2-N излучателей 7 соединены с первым и вторым выходами блока 8 управления лучом и являются первым и вторым входами устройства 5 формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала соответственно. Второй вход-выход 2-N излучателей 7 является вторым входом-выходом устройства 5 формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала и соединен со входом-выходом первого переключателя 15 прием-передача. Выход первого задатчика 9 положения луча соединен с первым входом блока 8 управления лучом. Выход первого детектора 17 соединен с первым входом ИКО 18. Выход первого приемника 16 объединен со входом фазового детектора 13, выход которого соединен со входом блока 12 измерения координат «на проходе», выход которого соединен со вторым входом ИКО 18. Вход датчика 10 положения луча по азимуту соединен с выходом азимутального привода 11.

Третий, четвертый входы ИКО 18, вход первого задатчика положения луча 9, второй вход блока 8 управления лучом являются первым, вторым, третьим и четвертым входами РЛС 1 обнаружения соответственно.

Выход датчика 10 положения луча по азимуту является выходом РЛС 1 обнаружения.

Первый вход-выход устройства 5 формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала и вход-выход блока 12 измерения координат «на проходе» являются первым и вторым входами-выходами РЛС 1.

Механический выход азимутального привода 11 соединен с механическим входом устройства 5 формирования фронта электромагнитной волны излучаемого сигнала.

РЛС 2 сопровождения цели содержит следящую систему 19, второй задатчик положения луча 20, второй передатчик 21, датчик 22 положения антенны 23, привод 24 растровой головки 25, переключатель поиск-пеленг 26, задатчик 27 конфигурации ДНА и последовательно соединенные второй переключатель прием-передача 28, второй приемник 29, второй детектор 30, индикатор 31.

При этом вход-выход РЛС 2 сопровождения является первым входом-выходом антенны 23. Выход второго передатчика 21 соединен со входом второго переключателя прием-передача 28, вход-выход которого соединен с первым входом-выходом переключателя поиск-пеленг 26, второй и третий входы-выходы которого соединены со вторым и первым входами-выходами антенны 23 и растровой головки 25 соответственно. Второй вход-выход растровой головки 25 соединен с третьим входом-выходом антенны 23, выход которой соединен со входом датчика 22 положения антенны. Выход второго задатчика 20 положения луча соединен с первым входом следящей системы 19, второй вход которой соединен со вторым выходом второго детектора 30. Выход задатчика 27 конфигурации ДНА соединен со входом переключателя поиск-пеленг 26.

Механический выход привода 24 соединен с механическим входом растровой головки 25.

Входы второго задатчика 20 положения луча, задатчика 27 конфигурации ДНА, привода 24 растровой головки являются первым, вторым, третьим входами РЛС 2 сопровождения и являются входами сигнала управления положением луча, сигнала управления формой диаграммы направленности антенны, сигнала управления приводом растровой головки соответственно.

Третий вход следящей системы 19 и выход датчика 22 положения антенны являются четвертым входом и выходом РЛС 2 соответственно.

Первый вход ЦВС 4 является входом координат по азимуту и соединен с выходом РЛС 1 обнаружения. Второй вход ЦВС 4 соединен с первым выходом задатчика 3, второй выход которого является выходом сигнала целеуказания и соединен с первым входом РЛС 1. Третий вход ЦВС 4 является входом сигнала углов качек. Четвертый вход ЦВС 4 является входом сигнала угловых координат цели и соединен с выходом РЛС 2.

Первый выход ЦВС 4 является выходом стабилизированной координаты ДНА РЛС 1 и соединен со вторым входом РЛС 1. Второй выход ЦВС является выходом сигнала наведения по данным целеуказания и соединен с четвертым входом РЛС 2. Третий выход ЦВС является выходом координат цели, четвертый выход является выходом сигнала стабилизации положения ДНА РЛС 1 в движении и соединен с третьим входом РЛС 1.

Четвертый вход РЛС 1 является входом сигнала управления фронтом электромагнитной волны излучаемого сигнала.

Устройство для осуществления способа измерения координат мобильной РЛС работает следующим образом:

Первый передатчик 14 генерирует импульсы высокого уровня мощности, которые через первый переключатель 15 прием-передача, 2-N излучатели 7, направляющую систему 6 поступают на первый вход-выход РЛС 1 и излучаются в пространство. Направляющая система 6, управляемая блоком 8 управления лучом и первым задатчиком 9 положения луча с третьего входа РЛС обнаружения, меняет фазовое и амплитудное распределение в системе 2-N излучателей 7 и направляющей системе 6, направляет энергию зондирующих импульсов в направлении цели и принимает отраженные от цели сигналы через первый вход-выход РЛС 1. Принятые сигналы поступают через направляющую систему 6, 2-N излучатели 7, первый переключатель прием-передача 15 в первый приемник 16, первый детектор 17 и отображаются на ИКО 18, причем сигналы (отметки целей) позиционируются на ИКО 18 с учетом их временной задержки относительно зондирующего импульса и положения ДНА по азимуту в стабилизированной системе координат с учетом углов качек с третьего входа ЦВС 4. Отметки целей на ИКО 18 используются для передачи их координат с помощью задатчика 3 координат целеуказания через ЦВС 4 в РЛС 2. Одновременно сигналы с первого приемника 16 через фазовый детектор 13 поступают на блок 12 измерения координат "на проходе", который точно измеряет координаты дальности, азимута и скорости целей. Измеренные координаты передаются в ЦВС 4 и используются для наведения антенны 23 РЛС 2 и ее диаграммы на цель с помощью следящей системы 19. Одновременно задатчик 27 конфигурации луча РЛС 2 с помощью растровой головки 25, управляемой приводом 24 сигналом с третьего входа РЛС 2 и переключателя 26 поиск-пеленг, оптимизирует ДНА и способ обзора пространства РЛС 2 для допоиска цели по углу места (или при необходимости и азимуту). Второй передатчик 21 генерирует мощные зондирующие импульсы, которые, через второй переключатель 28 прием-передача, переключатель 26 поиск-пеленг, растровую головку 25, поступают в антенну 23 и излучаются в направлении цели через вход-выход РЛС 2. Принятые антенной 23 отраженные от цели сигналы, через растровую головку 25, переключатель 26 поиск-пеленг, второй переключатель 28 прием-передача, поступают на второй приемник 29, выделяются детектором 30 и отображаются на индикаторе 31 РЛС2. Их отметки и координаты используются для принятия решения об обнаружении цели и перехода к режиму автосопровождения, при этом на входе переключателя поиск-пеленг 26 со второго входа РЛС 2 через задатчик 27 конфигурации ДНА РЛС 2 формируется команда "Пеленг", при этом форма ДНА и структура приемника 29 перестраиваются задатчиком конфигурации 27 ДНА и переключателем 26 поиск-пеленг и образуют функционально «двухканальный амплитудный пеленгатор цели», выходные сигналы которого используются для автоматического поддержания луча РЛС 2 в направлении цели. Положение антенны 23 РЛС 2 фиксируется датчиками 22 положения антенны, связанными с ЦВС 4. Одновременно ЦВС 4, через следящую систему 19, перемещает антенну 23 и компенсирует влияние углов качек основания на положение луча РЛС 2.

Координаты цели, совместно измеренные РЛС 1 и РЛС 2, передаются в ЦВС 4, комплексируются и поступают на выход координат целей мобильной РЛС и в конечном счете могут быть использованы для наведения вооружения ЗСУ на цель.

Практическая реализация предлагаемых способа и устройства позволит достичь расширения зоны поиска целей и измерения их координат по высоте для наведения вооружения мобильных комплексов ПВО малой дальности в расширенной зоне поражения и тем самым повысить эффективность войсковой ПВО СВ РФ при отражении воздушных угроз потенциального противника.

Блоки устройства реализованы следующим образом:

- РЛС 1 обнаружения целей - импульсно-доплеровская РЛС дециметрового диапазона волн;

- первый вход-выход РЛС 1 - пространственный раскрыв излучателей;

- направляющая система 6 - отражатель зеркальной антенны или ФАР;

- блок 8 управления лучом - совокупность мощных ключевых переключателей на диодах 2А518А-4 и сервоусилителя или набор мощных ключевых дискретных фазовращателей;

- первый задатчик 9 положения луча - формирователь управляющего сигнала положения ДНА РЛС 1 по углу места в виде цифрового многоразрядного кода;

- датчик 10 положения луча по азимуту- датчик типа ДУД 1А29;

- 2-N излучатели 7 - полосковые излучатели дециметрового диапазона волн;

- первый переключатель 15 прием-передача - коаксиальный ферритовый Y- циркулятор ФЦКВ 2-10;

- первый приемник 16 - супергетеродинный приемник с двукратным преобразованием частоты, согласованный с длительностью импульса РЛС 2;

- первый детектор 17 - полупроводниковый амплитудный детектор;

- индикатор кругового обзора 18 - в координатах "Азимут-Дальность" на ЭЛТ 31ЛН4В;

- задатчик 3 координат целеуказания - два датчика ДУД 1А29 электрически связанные с ЦВС, управляемые (вращаемые) с помощью механизма разложения координат на две составляющие X и Y, со сферической поверхностью, имитирующей зону наблюдения индикатора кругового обзора 18;

- азимутальный привод 11 - трехфазный электродвигатель серии ДАТ мощностью 700-1000 Вт;

- первый передатчик 14 - высокостабильная усилительная цепочка с мощным выходным клистроном;

- фазовый детектор 13 - полупроводниковый фазовый детектор c LC фазосдвигающей цепью на 90 градусов для формирования квадратурных составляющих сигнала для однополосной обработки в блоке 12 измерения координат "на проходе",

- блок 12 измерения координат "на проходе"- цифроаналоговый процессор сигналов, обеспечивающий обработку пачки отраженных от цели сигналов с целью выделения текущих координат азимута, дальности и радиальной скорости, выбранной оператором или автоматически обнаруженной цели;

- выход координат цели - последовательный или параллельный канал передачи данных на системы наведения вооружения БМ;

- ЦВС 4 - спецвычислитель типа "Аргон-15" или "Багет" с математическим программным обеспечением МПО;

- вход углов качек ЦВС - канал передачи данных о наклонах и курсе самохода с гироскопической системой измерения углов качек БМ;

- РЛС 2 сопровождения целей - импульсно-доплеровская РЛС сантиметрового диапазона волн;

- следящая система 19 - совокупность сервоусилителей и редукторов с системой дифференциалов с магнито-порошковыми муфтами для совмещения электрической и оптической осей антенны с направлением на цель при всех эволюциях цели и БМ при работе в движении;

- второй задатчик 20 положения луча - совокупность формирователя кода положения луча РЛС 2 в виде цифрового кода и сельсина датчика из состава аналоговой системы управления, в ручном режиме;

- вход-выход РЛС 2 - пространственный раскрыв антенной системы РЛС 2;

- второй передатчик 21 - мощный магнетронный импульсный передатчик на клистроне МИ-337, охваченный системой автоматической подстройки частоты магнетрона АПЧМ;

- датчик 22 положения антенны РЛС 2 - система датчиков типа ДУД 1А29, механически связанная с осями антенной системы по координатам угла места и азимута;

- антенна 23 - зеркальная антенна Кассегрена, снабженная 3-канальным моноимпульсным облучателем;

- второй переключатель 28 прием-передача - волноводный ферритовый циркулятор сантиметрового диапазона волн;

- второй приемник 29 - двухканальный супергетеродинный приемник с однократным преобразованием частоты;

- второй детектор 30 - полупроводниковый амплитудный детектор;

- индикатор 31 - индикатор типа "Угол места- Дальность" на ЭЛТ типа 16ЛН2В с яркостной отметкой для поиска цели при ее обнаружении и захвате на автосопровождение;

- растровая головка 25 - ротор из скрученных в улитку волноводов, последовательно запитываемых при вращении ротора и формирующих, последовательно смещенные по вертикали относительно оптической оси антенны узкие лучи со скоростью 360 град/с, что позволяет ликвидировать неопределенность положения цели по углу места в пределах широкой ДНА РЛС 1 обнаружения;

- переключатель 26 поиск-пеленг - волноводный электромагнитный переключатель с подвижным ротором;

- задатчик 27 конфигурации ДНА - полупроводниковый или релейный формирователь;

- привод 24 растровой головки - трехфазный электродвигатель серии ДАТ с редуктором.

Предлагаемое изобретение относится к технике противовоздушной обороны. Достигаемым техническим результатом изобретения является расширение зоны измерения координат целей и передача целеуказания по высоте от 6000 до 15000 м. Указанный результат достигается за счет того, что формируют углы качек в соответствии с наклоном и направлением движения носителя радиолокационной станции (РЛС), рассчитывают компенсирующие углы наклона приемопередающей диаграммы направленности антенны (ДНА) РЛС обнаружения по углу места и азимуту в стабилизированной системе координат, излучают и принимают радиолокационный сигнал, последовательно изменяют положение приемопередающей ДНА РЛС обнаружения по азимуту вкруговую, формируют расширенную зону измерения координат цели РЛС обнаружения путем последовательного перемещения приемопередающей ДНА РЛС обнаружения по углу места, излучают и принимают радиолокационный сигнал, изменяя наклон фронта электромагнитной волны с учетом расчетного положения середины зоны измерения координат относительно горизонта в текущей строке обзора и текущего значения качек основания, соблюдая плавность компенсации качек для сохранения качества доплеровской селекции движущихся целей, путем ограничения дискрета изменения положения ДНА РЛС обнаружения по углу места, принятый сигнал отображают на индикаторе кругового обзора (ИКО) РЛС обнаружения и формируют радиолокационное изображение на ИКО в стабилизированной относительно направления на север и плоскости горизонта системе координат «азимут-дальность» с учетом углов качек, отображают принятый сигнал на ИКО по дальности согласованно с задержкой сигнала отраженного от цели, причем при отображении принятого сигнала на ИКО помечают изображение синхронно с изменением ДНА РЛС обнаружения по углу места, обнаруживают цель и принимают решение о зоне нахождения цели по углу места, считывают координаты цели с экрана ИКО при помощи подвижной метки целеуказания, дополнительно измеряют координаты по азимуту и дальности в стабилизированной системе координат при помощи автоматической системы измерения координат «на проходе», передают измеренные координаты по азимуту и дальности цели в РЛС сопровождения с учетом зоны положения ДНА РЛС обнаружения по углу места, наводят ДНА РЛС сопровождения по азимуту и производят допоиск цели по углу места с учетом зоны нахождения цели по углу места, излучают и принимают радиолокационный сигнал РЛС сопровождения, обнаруживают и захватывают цель на автосопровождение, измеряют координаты цели по углу места, азимуту и дальности в стабилизированной системе координат и используют их для наведения вооружения на цель. 1 ил.

Способ измерения координат мобильной радиолокационной станции (РЛС) с доплеровской селекцией движущихся целей, при котором формируют углы качек в соответствии с наклоном и направлением движения носителя РЛС, рассчитывают компенсирующие углы наклона приемопередающей диаграммы направленности антенны (ДНА) РЛС обнаружения по углу места и азимуту в стабилизированной системе координат, излучают и принимают радиолокационный сигнал, последовательно изменяют положение приемопередающей ДНА РЛС обнаружения по азимуту вкруговую, излучают и принимают радиолокационный сигнал, отображают сигнал на индикаторе кругового обзора РЛС обнаружения и формируют радиолокационное изображение на индикаторе кругового обзора в стабилизированной относительно направления на север и плоскости горизонта системе координат «азимут-дальность» с учетом углов качек, отображают сигнал на индикаторе кругового обзора по дальности согласованно с задержкой сигнала, отраженного от цели, обнаруживают и считывают координаты цели с экрана индикатора кругового обзора при помощи подвижной метки целеуказания, дополнительно измеряют координаты по азимуту и дальности в стабилизированной системе координат при помощи автоматической системы измерения координат «на проходе», передают измеренные координаты по азимуту и дальности цели в РЛС сопровождения, наводят ДНА РЛС сопровождения по азимуту и производят допоиск цели по углу места, излучают и принимают радиолокационный сигнал РЛС сопровождения, обнаруживают и захватывают цель на автосопровождение, измеряют координаты цели по углу места, азимуту и дальности в стабилизированной системе координат, отличающийся тем, что формируют расширенную зону измерения координат цели РЛС обнаружения путем последовательного перемещения приемопередающей диаграммы направленности антенны РЛС обнаружения по углу места после изменения положения приемопередающей диаграммы направленности антенны РЛС обнаружения по азимуту вкруговую, излучают и принимают радиолокационный сигнал, изменяя наклон фронта электромагнитной волны с учетом расчетного положения середины зоны измерения координат относительно горизонта в текущей строке обзора и текущего значения качек основания, соблюдая плавность компенсации качек для сохранения качества доплеровской селекции движущихся целей, путем ограничения дискрета изменения положения диаграммы направленности антенны РЛС обнаружения по углу места, при отображении принятого сигнала на индикаторе кругового обзора РЛС обнаружения помечают изображение на индикаторе кругового обзора синхронно с изменением диаграммы направленности антенны РЛС обнаружения по углу места, при обнаружении цели принимают решение о зоне нахождения цели по углу места, передают измеренные координаты по азимуту и дальности цели в РЛС сопровождения с учетом зоны положения диаграммы направленности антенны РЛС обнаружения по углу места, допоиск цели по углу места производят с учетом зоны нахождения цели по углу места.