СПОСОБ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ БОРТОВОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИЕЙ Российский патент 2011 года по МПК G01S13/89 

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным станциям, устанавливаемым на летательных аппаратах. Известен способ картографирования земной поверхности бортовой радиолокационной станцией (БРЛС), основанный на излучении и приеме антенной отраженных от земной поверхности сигналов при перемещении (сканировании) луча антенны в заданном секторе углов по азимуту и формировании радиолокационного изображения поверхности Земли (Многофункциональные радиолокационные системы под ред. Б.Г.Татарского, М., ООО «Дрофа», 2007 г., стр.23, 24, 167-174). Такой способ формирования радиолокационного изображения земной поверхности называется «Картографированием реальным лучом».

Однако известный способ картографирования обеспечивает невысокое разрешение по угловой координате, которое определяется шириной главного луча диаграммы направленности антенны по азимуту, равной как правило 1…3°.

Наиболее близким по технической сущности является способ картографирования земной поверхности (Многофункциональные радиолокационные системы под ред. Б.Г.Татарского, М., ООО «Дрофа», 2007 г., стр.169), основанный на излучении и приеме антенной отраженных от земной поверхности сигналов при перемещении (сканировании) луча антенны в заданном секторе углов по азимуту, синтезировании апертуры антенны и формировании радиолокационного изображения поверхности Земли. Синтезирование апертуры антенны позволяет искусственно более чем на порядок обострить луч, используя зависимость доплеровского смещения частоты отраженного сигнала от углового положения отражающего элемента поверхности, что обеспечивает разделение целей, находящихся внутри луча (Многофункциональные радиолокационные системы под ред. Б.Г.Татарского, М., ООО «Дрофа», 2007 г., стр.24,25,174-195). Однако синтезирование апертуры антенны в зоне углов порядка ±10° в горизонтальной плоскости (по азимуту) относительно строительной оси (курса) летательного аппарата представляет большие сложности ввиду незначительной разницы в этой зоне доплеровского смещения частоты отраженного сигнала. Этот недостаток не позволяет произвести картографирование земной поверхности с высоким разрешением в указанной зоне, что в свою очередь не дает возможности использовать вооружение летательного аппарата при работе по объектам, расположенным в «слепой зоне» по его курсу.

Техническим результатом предлагаемого способа является обеспечение высокого разрешения по азимуту при картографировании земной поверхности в заданном секторе углов, в том числе и по курсу летательного аппарата.

Сущность изобретения состоит в том, что способ картографирования земной поверхности БРЛС основан на излучении и приеме антенной отраженных от земной поверхности сигналов при перемещении луча антенны в заданном секторе углов по азимуту, синтезировании апертуры антенны и формировании радиолокационного изображения поверхности Земли.

Новыми признаками заявляемого способа является то, что перемещение луча антенны от границы заданного сектора углов по азимуту осуществляется при изменении курса летательного аппарата от начального значения Ф₀ с соблюдением условия |Ф_тек-φ_тек|≥φ, где Ф_тек и φ_тек - текущие значения курса летательного аппарата и луча антенны соответственно, φ - минимальное значение отклонения луча антенны от курса летательного аппарата, необходимое для синтезирования апертуры антенны. При достижении углового положения луча антенны значения ≥Ф₀, например равного Ф₀+φ, осуществляется его мгновенный переброс в азимутальной плоскости до другой границы заданного сектора, после чего продолжается перемещение луча антенны по азимуту в противоположном направлении с изменением курса летательного аппарата до начального значения Ф₀ при соблюдении условия |Ф_тек-φ_тек|≥φ.

На фиг.1 представлена радиолокационная станция для осуществления способа.

На фиг.2 показан процесс построения карты при перемещении луча антенны и изменении курса летательного аппарата:

где а) заданный сектор картографирования с начальным значением курса летательного аппарата Фо и начальным положением луча антенны, соответствующем границе заданного сектора картографирования;

б) часть карты, построенная при перемещении луча антенны до значения Ф₀+φ и изменении курса летательного аппарата до значения Ф₁=Ф₀+2φ;

в) часть карты и положение луча антенны после переброса до другой границы заданного сектора картографирования;

г) карта, построенная во всем заданном секторе картографирования, при изменении курса летательного аппарата и перемещении луча антенны;

д) φ - минимальное значение угла отклонения луча антенны от курса летательного аппарата, при котором обеспечивается синтезирование апертуры антенны.

Способ картографирования земной поверхности может быть реализован при работе радиолокационной станции, состоящей из бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) 1, первый выход которой соединен с входом блока управления лучом 2, а второй выход - с входом передатчика 4, выход которого соединен со вторым входом антенны 3, первый вход которой соединен с выходом блока управления лучом антенны 2, причем выход антенны 3 подключен к входу приемника 5, выход которого соединен с блоком формирования радиолокационного изображения земной поверхности 6, выход которого соединен с индикатором 7.

Антенна 3 излучает в пространство импульсы сигнала, поступающие на ее 2 вход с выхода передатчика 4, по командам, поступающим на его вход со второго выхода БЦВМ 1. При перемещении луча антенны 3 по командам управления, поступающим на ее первый вход с блока управления лучом 2, управляемым с 1 выхода БЦВМ 1, производится облучение земной поверхности. Отраженные от нее сигналы принимаются антенной 3. С выхода антенны 3 сигналы поступают на вход приемника 5. С выхода приемного устройства сигналы поступают в блок формирования радиолокационного изображения земной поверхности 6, а с его выхода - на индикатор 7.

Режим картографирования включается подачей на БЦВМ 1 команды «Карта» из кабины летательного аппарата. При наличии этой команды в БЦВМ 1 производится расчет начального положения луча антенны для его установки на границу (например, левую) заданного сектора углов по азимуту (фиг.2а). Рассчитанные в БЦВМ 1 координаты положения луча антенны передаются с ее 1 выхода на блок управления лучом (БУЛ) 2, в котором вырабатываются соответствующие команды управления лучом антенны 3. После начальной установки луча антенны 3 начинается его перемещение в азимутальной плоскости с одновременным изменением курса летательного аппарата от начального значения Ф₀ при выполнении условия |Ф_тек-φ_тек|≥φ, где Ф_тек и φ_тек - текущие значения курса летательного аппарата и луча антенны соответственно, φ - минимальное значение отклонения луча антенны от курса летательного аппарата, необходимое для синтезирования апертуры антенны. Требуемая скорость перемещения луча антенны 3 определяется командами управления, поступающими с 1 выхода БЦВМ 1 на вход БУЛ 2, а управление курсом летательного аппарата осуществляется сигналами, поступающими с 3 выхода БЦВМ 1 на вход пилотажно-навигационного комплекса (ПНК) летательного аппарата. При достижении углового положения луча антенны значения ≥Ф₀, например значения Ф₀+φ, а курса летательного аппарата значения Ф₁=Ф₀+2φ (фиг.2б) осуществляется мгновенный переброс луча в азимутальной плоскости до другой границы заданного сектора (фиг.2в). После этого продолжается перемещение луча антенны по азимуту в противоположном направлении с изменением курса летательного аппарата до исходного значения Ф₀ при соблюдении условия |Ф_тек-φ_тек|≥φ. При достижении курса летательного аппарата значения Ф₀ луч антенны достигает значения Ф₀+φ (фиг.2г), при котором процесс картографирования заканчивается. Как видно из фиг.2, в начале процесса картографирования (фиг.2а) и в его конце (фиг.2г) курс летательного аппарата имеет одинаковое значение, равное Ф₀, но за счет изменения курса в процессе перемещения луча антенны при картографировании обеспечивается условие, при котором положение луча антенны отличается от текущего курса на величину φ, т.е. выполняется условие |Ф_тек-φ_тек|≥φ.

В приемнике 5 осуществляется синтезирование апертуры антенны, основанное на использовании различия доплеровского смещения сигналов, отраженных от земной поверхности в пределах главного луча антенны 3. С выхода приемника 5 сигналы через блок формирования радиолокационного изображения земной поверхности 6 поступают на индикатор 7, где осуществляется отображение карты поверхности Земли в заданном секторе углов по азимуту.

Вследствие выполнения в процессе изменения курса летательного аппарата и перемещения луча антенны условия |Ф_тек-φ_тек|≥φ синтезирование апертуры антенны осуществляется в пределах всего заданного сектора углов по азимуту. Это обеспечивает высокую разрешающую способность по азимуту в пределах всего заданного сектора картографирования, в том числе и по курсу летательного аппарата, что дает возможность использования высокоточного оружия, находящегося на его борту.

Предлагаемый режим картографирования целесообразно реализовывать, используя режим автоматического управления летательным аппаратом с помощью системы автоматического управления.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным станциям, устанавливаемым на летательных аппаратах. Способ основан на излучении и приеме антенной отраженных от земной поверхности сигналов при перемещении луча антенны в заданном секторе углов по азимуту, синтезировании апертуры антенны и формировании радиолокационного изображения поверхности Земли. Достигаемый технический результат - высокое разрешение по азимуту при картографировании земной поверхности в заданном секторе углов, в том числе и по курсу летательного аппарата, перемещение луча антенны от границы заданного сектора углов по азимуту. Способ осуществляется при изменении курса летательного аппарата от начального значения Ф_о с соблюдением условия |Ф_тек-φ_тек|≥φ₃ где Ф_тек и Ф_тек - текущие значения курса летательного аппарата и луча антенны соответственно, φ - минимальное значение отклонения луча антенны от курса летательного аппарата, необходимое для синтезирования апертуры антенны. При достижении углового положения луча антенны значения ≥Ф₀, например равного Ф₀+φ, осуществляется его мгновенный переброс в азимутальной плоскости до другой границы заданного сектора, после чего продолжается перемещение луча антенны по азимуту в противоположном направлении с изменением курса летательного аппарата до начального значения Ф₀ при соблюдении условия |Ф_тек-φ_тек|≥φ. 2 ил.

Способ картографирования земной поверхности бортовой радиолокационной станцией (БРЛС), основанный на излучении и приеме антенной отраженных от земной поверхности сигналов при перемещении луча антенны в заданном секторе углов по азимуту, синтезировании апертуры антенны и формировании радиолокационного изображения поверхности Земли, отличающийся тем, что перемещение луча антенны от границы заданного сектора углов по азимуту, осуществляется при изменении курса летательного аппарата от начального значения Ф₀ с соблюдением условия |Ф_тек-φ_тек|≥φ, где Ф_тек и φ_тек - текущие значения курса летательного аппарата и луча антенны соответственно, φ - минимальное значение отклонения луча антенны от курса летательного аппарата, необходимое для синтезирования апертуры антенны, а при достижении углового положения луча антенны значения ≥Ф₀ осуществляется его мгновенный переброс в азимутальной плоскости до другой границы заданного сектора, после чего продолжается перемещение луча антенны по азимуту в противоположном направлении с изменением курса летательного аппарата до исходного значения Ф₀ при соблюдении условия |Ф_тек-φ_тек|≥φ.