СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ЦЕЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2013 года по МПК G01S13/52 

Изобретения относятся к радиолокационной технике и могут быть использованы при создании комплексов активной защиты объектов.

Известна РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса по патенту RU 2374597, МПК F41H 11/02, от 20.12.2007 г.

Известная РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (далее РЛС) содержит приемопередающую антенну, вход которой, работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход - к входу фильтра разностных частот, а также обнаружитель сигналов узкополосного спектра частот, выход которого подключен к выходной шине, а вход - к выходу фильтра разностных частот и который содержит последовательно соединенные генератор сигнала непрерывной частоты, второй смеситель, широкополосный фильтр, усилитель - ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор и формирователь импульса, при этом второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, а второй вход второго смесителя к входной шине.

В известной РЛС можно определить момент возникновения и обнаружения разностного сигнала частотой 3F до=6Vоfo/С, где С - скорость света, Vo - радиальная скорость защитного боеприпаса, fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, когда цель будет находиться на удалении от антенны РЛС в 3Do+(Vi/Vo)Do метра, где Vi - радиальная скорость цели. Do - предполагаемое место встречи защитного боеприпаса с целью.

Однако данной РЛС невозможно определить, какие по размерам (длине) цели приближаются к защищаемому объекту, для того чтобы исключить реагирование системы активной защиты, например, на малоразмерные цели (осколки, пули…).

Целью изобретений является расширение ассортимента устройств селекции целей для комплексов активной защиты объектов.

Поставленная цель достигается за счет создания возможности различать цели в зависимости от их длины.

Устройство селекции малоразмерных целей содержит РЛС и вторую передающую антенну, вход которой подключен к высокомощному выходу передатчика РЛС, формирующего непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему (спадающему закону).

Рассмотрим, в том числе на примере, работу устройства селекции малоразмерных целей.

Пусть через приемопередающую антенну РЛС излучают формируемый ее передатчиком непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, с параметрами сигнала, например, Fm=50 кГц, dfm=50 мГц, fо=100 ГГц, выбранными при Dо=6 м и Vо=150 м/с, а также при скорости цели Vi=2000 м/c и опорным сигналом fоп=100 кГц, поступающим на второй смеситель РЛС с генератора непрерывной частоты.

Тогда, если цель точно приближается к антенне известной РЛС, то в результате смешивания в высокочастотном смесителе отраженного и излученного сигналов на его выходе будут формироваться последовательно во времени сигналы разностной частотой:

Fp₉₈=[(2D₉₈)Fm dfm/C]-(2V₂₀₀₀fo/C)=300 кГц, при удалении ПТС от РЛС в 98 м, когда еще не надо выдавать команду на пуск защитного боеприпаса для уничтожения цели и

Fp₈₆=[(2D₈₆)Fm dfm/C]-(2V₂₀₀₀fo/C)=100 кГц, при удалении ПТС от РЛС в 86 м, когда необходимо выдавать команду на пуск защитного боеприпаса.

Очевидно, что если цель облучить дополнительно и из другой точки пространства, то сигнал частотой, в частности, Fp₉₈=300 кГц на выходе высокочастотного смесителя РЛС будет формироваться последовательно во времени дважды, если:

а) время t₁ прохождения сигнала от приемопередающей антенны РЛС до цели и обратно будет меньше времени t₂ прохождения сигнала от второй передающей антенны до цели и обратно от цели до приемопередающей антенны РЛС. Данное условие выполняется легко, если приемопередающую антенну РЛС подключить к высоко мощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону непосредственно, а вторую передающую антенну подключить к передатчику, например, через высокочастотный кабель, позволяющий задержать высокочастотный сигнал на время tз₁, зависящее от длины кабеля. Кроме того, путь прохождения сигнала от передатчика, через приемопередающую антенну РЛС до цели и обратно всегда меньше пути прохождения сигнала от передатчика по кабелю через вторую передающую антенну до цели и обратно от цели до приемопередающей антенны РЛС;

б) время нахождения сигнала в общей полосе пропускания РЛС меньше интервала времени t₄ между моментами возникновения коротких импульсов на выходе РЛС. Данное условие выполняется легко, если общая полоса пропускания РЛС широкая, а цель короткая. Рассмотрим, может ли быть выполнено второе условие при реализации известной РЛС.

В результате смешивания разностных сигналов в низкочастотном смесителе РЛС, на его выходе будут сформированы сигналы, например, частотой

[Fр₉₈=300 кГц(+/-)0,5 кГц]-(foп=100 кГц)=200 кГц (+/-)0,5 кГц, попадающие в полосу пропускания (от 183 кГц до 220,5 кГц) широкополосного фильтра и преобразуемые усилителем - ограничителем в меандр, из которого узкополосный полосовой фильтр (УПФ), имеющий полосу пропускания от 4189,5 кГц до 4210,5 кГц, выделяет только, пусть, 21^ую гармонику сигнала частотой

[200 кГц(+/-)0,5 кГц]21=[4200 кГц(+/-) 10,5 кГц],

амплитуда которой преобразуется амплитудным детектором в постоянное напряжение и на компараторе РЛС сравнивается с опорным напряжением. При превышении амплитуды преобразованного сигнала над опорным на выходе формирователя РЛС формируется короткий импульс, свидетельствующий об обнаружении на РЛС сигнала частотой 300 кГц(+/-)0,5 кГц или 100 кГц(+/-)0,5 кГц.

При пролете целью с любой скоростью расстояния S=12 м, в частности интервала расстояния от 98 м до 86 м со скоростью 2000 м/с, частота разностного сигнала формируемого на РЛС изменится на величину 300 кГц - 100 кГц=200 кГц, а расстояния S₁=6 см, от 98,03 м до 97,97 м - на величину 300,5 кГц-299,5 кГц=1 кГц. При этом только последние сигналы, несущие полезную информацию о цели, могут быть обработаны на РЛС, т.к. они напрямую, либо в преобразованном виде могут пройти через систему фильтров РЛС.

Время формирования на РЛС разностных сигналов частотой от 300,5 кГц до 299,5 кГц в основном будет зависеть от длины L цели и определится величиной

tp=(S₁+L)/Vi. Так, при L₁=24 см tp₁=1,5*10^-4 с, а при L₂=54 см tp2=3*10^-4 с, за которые будет сформировано соответственно 45 и 90 периодов сигнала 300 кГц. А время восстановления сигнала на выходе УПФ, наиболее узкополосной части РЛС, определится как известно, величиной tупф=3(1/21кГц)=1,43*10^-4 с. Как видно, tупф меньше tp₁ и tp₂, т.е. цели данной длины можно обнаруживать посредством сравнения амплитуды выпрямленного сигнала с опорным.

Тогда очевидно, что если t₄ больше, чем tp₂, то на выходе РЛС короткий импульс будет формироваться дважды, при пролете целью точки пространства, отстоящей от антенны РЛС на расстоянии в 98 м и на расстоянии 98 м - S₃, где S₃ расстояние, зависящее от местоположения дополнительной передающей антенны относительно приемопередающей антенны РЛС. Для более длинных целей, когда t₂-t₁ будет меньше, чем tpi, на выходе РЛС короткий импульс будет формироваться только один раз. То есть очевидно, что информацию о формировании на выходе РЛС одного или двух коротких импульсов можно использовать для определения того, сигналы от короткой или длинной цели обрабатываются РЛС, и принимать соответствующие решения. Например, появление на выходе РЛС подряд двух коротких импульсов можно использовать для запрета выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, когда цель будет находиться на удалении от антенны РЛС в 86 м, считая сигналы от малоразмерных целей (осколков, пуль) не опасными для защищаемого объекта, т.е. провести селекцию (отбор) целей по их длине.

Следует отметить, что вышеописанное устройство селекции малоразмерных целей будет аналогично работать и при излучении РЛС непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно спадающему закону, используемому в РЛС измерения начальной скорости снаряда (патент RU 2 367 975, МПК G01S 13/58, от 20.12.2007 г), а также то, что предлагаемый способ селекции целей практически не зависит от их скорости перемещения.

Изобретения относятся к радиолокационной технике. Техническим результатом является расширение ассортимента устройств селекции целей для комплексов активной защиты объектов. На РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса формируют непрерывный сигнал fo с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему либо спадающему закону, излучают его из двух точек пространства и преобразуют дважды в сигнал разностной частоты 3F до =6Vofo/C, где С - скорость света, Vo - радиальная скорость защитного боеприпаса, если размеры цели меньше расстояния между точками излучения электромагнитной энергии. Устройство селекции малоразмерных целей содержит РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса и вторую передающую антенну, вход которой подключен к высоко мощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону. 8 н.п. ф-лы.

1. Способ селекции малоразмерных целей, заключающийся в определении момента возникновения и обнаружения на радиолокационной станции определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС) сигнала частотой 3Fдо=6Vоfo/С, где С и Vo - скорости: света и радиальная защитного боеприпаса, a fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, отличающийся тем, что формируемый на РЛС и излучаемый ее первой антенной непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону дополнительно излучают второй антенной РЛС из другой точки пространства и на РЛС определяют момент возникновения и обнаружения сигнала частотой 3Fдо=6Vоfо/С дважды, если размеры цели меньше расстояния между точками излучения электромагнитной энергии.

2. Способ селекции малоразмерных целей, заключающийся в определении момента возникновения и обнаружения на радиолокационной станции определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС) сигнала частотой 3Fдо=6Vоfo/С, где С и Vo - скорости: света и радиальная защитного боеприпаса, а fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно спадающему закону, отличающийся тем, что формируемый на РЛС и излучаемый ее первой антенной непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно спадающему закону дополнительно излучают второй антенной РЛС из другой точки пространства и на РЛС определяют момент возникновения и обнаружения сигнала частотой 3Fдо=6Vоfo/С дважды, если размеры цели меньше расстояния между точками излучения электромагнитной энергии.

3. Устройство селекции малоразмерных целей, содержащее радиолокационную станцию определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающееся тем, что в РЛС введена вторая передающая антенна, вход которой подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, при этом селекцию малоразмерных целей осуществляют по появлению на РЛС подряд двух коротких импульсов.

4. Устройство селекции малоразмерных целей, содержащее радиолокационную станцию определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающееся тем, что в РЛС введена вторая передающая антенна, вход которой подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно спадающему закону, при этом селекцию малоразмерных целей осуществляют по появлению на РЛС подряд двух коротких импульсов.

5. Способ осуществления запрета на выдачу команды на пуск защитного боеприпаса, заключающийся в определении момента возникновения и обнаружения на радиолокационной станции определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС) сигнала частотой 3Fдо=6Vоfo/С, где С и Vo - скорости: света и радиальная защитного боеприпаса, а fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, отличающийся тем, что формируемый на РЛС и излучаемый ее первой антенной непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону дополнительно излучают второй антенной РЛС из другой точки пространства и на РЛС определяют момент возникновения и обнаружения сигнала частотой 3Fдо=6Vоfo/С дважды, если размеры цели меньше расстояния между точками излучения электромагнитной энергии.

6. Способ осуществления запрета на выдачу команды на пуск защитного боеприпаса, заключающийся в определении момента возникновения и обнаружения на радиолокационной станции определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС) сигнала частотой 3Fдо=6Vоfo/С, где С и Vo - скорости: света и радиальная защитного боеприпаса, а fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно спадающему закону, отличающийся тем, что формируемый на РЛС и излучаемый ее первой антенной непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону дополнительно излучают второй антенной РЛС из другой точки пространства и на РЛС определяют момент возникновения и обнаружения сигнала частотой 3Fдо=6Vоfo/С дважды, если размеры цели меньше расстояния между точками излучения электромагнитной энергии.

7. Устройство осуществления запрета иа выдачу команды на пуск защитного боеприпаса, содержащее радиолокационную станцию определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающееся тем, что в РЛС введена вторая передающая антенна, вход которой подключен в РЛС к высоко мощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, при этом запрет на выдачу команды на пуск защитного боеприпаса осуществляют по появлению на РЛС подряд двух коротких импульсов.

8. Устройство осуществления запрета на выдачу команды на пуск защитного боеприпаса, содержащее радиолокационную станцию определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающееся тем, что в РЛС введена вторая передающая антенна, вход которой подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно спадающему закону, при этом запрет на выдачу команды на пуск защитного боеприпаса осуществляют по появлению на РЛС подряд двух коротких импульсов.