Моноимпульсная вторичная радиолокационная система с режимом S Российский патент 2017 года по МПК G01S13/44 

Изобретение относится к радиолокационным системам, предназначенным для обнаружения целей, измерения их координат, приема дополнительной информации от воздушных судов, оборудованных ответчиками режима S четвертого уровня, сопровождения сигналов моноимпульсным способом от целей.

Известна моноимпульсная радиолокационная система, содержащая возбудитель, фазовый манипулятор, усилитель мощности, антенный переключатель, антенну, синхронизатор, генератор кодов, импульсный модулятор, суммарно-разностный преобразователь, блок усилителей высокой частоты, блок смесителей, блок усилителей промежуточной частоты, блоки квадратурных фазовых детекторов и амплитудно-временных квантователей, цифровые согласованные фильтры, блок вычисления модуля сигнала объединения квадратур, блок обнаружения и выбора объекта сопровождения, коммутатор сигналов управления приводом, привод антенны, датчик углового положения антенны, регистр угла, первый вычитатель, регистр дальности, первый сумматор, преобразователь кода во временной интервал, блок захвата объекта на сопровождение, регистр частоты, фильтр доплеровской частоты, генераторы доплеровской частоты, сумматоры, угловой дискриминатор, второй вычитатель, кодовую шину, блок вентилей, дискриминатор дальности, частотный дискриминатор, первый и второй элементы задержки, контрольный имитатор движения объекта, доплеровские коммутаторы сигналов суммарного и разностного каналов, датчик предстартовой подготовки, коммутатор питания, датчик скорости, датчик контрольного угла, первый и второй коммутаторы режима, первый и второй контрольные элементы задержки, триггер пуска, триггер отмены пуска, вентиль отмены пуска, направленный ответвитель, блок сравнения, инвертор сигнала и элемент И. (Патент РФ №54680, МПК G01S 13/44, опубл. 10.07.2006 г.)

Известна моноимпульсная радиолокационная система, которая содержит последовательно соединенные возбудитель, фазовый манипулятор и усилитель мощности, подключенный через антенный переключатель к антенне, которая кинематически связана с приводом антенны, последовательно соединенные соответствующими входами-выходами суммарного и разностного сигналов суммарно-разностный преобразователь, подключенный к третьему плечу антенного переключателя, усилитель высокой частоты, смеситель и усилитель промежуточной частоты, к соответствующим выходам которого подключены блок квадратурных фазовых детекторов суммарного сигнала и блок квадратурных фазовых детекторов разностного сигнала, синусный и косинусный выходы которого через амплитудный квантователь подключены к соответствующим информационным входам цифрового согласованного фильтра, а также импульсный модулятор и генератор кода, подключенные к выходу запускающих импульсов синхронизатора, блок объединения квадратур, дискриминатор дальности и преобразователь кода во временной интервал. (Патент РФ №17631, МПК G01S 13/44, опубл. 10.04.2001 г.)

Недостатками известных систем является низкая точность совмещения отметок воздушных судов, обусловленная несинхронностью вращения антенных систем вторичного (ВРЛ) и первичного (ПРЛ) радиолокаторов.

Наиболее близким техническом решением к заявляемому изобретению является вторичная обзорная радиолокационная станция по патенту РФ №2146379 (МПК. G01S 13/78, H03G 3/30, опубл. 10.03.2000).

Вторичная обзорная радиолокационная станция работает в режиме "S".

Станция содержит:

- передающее средство для передачи радиолокационных сигналов на запрашиваемый ответчик, установленный на удаленной цели,

- приемное средство для приема ответных сигналов от запрашиваемого ответчика, установленного на цели,

- источник с управляемой мощностью для формирования высокочастотных сигналов для передающего средства, включающий в себя средство для формирования первого и второго высокочастотных сигналов с заданным фазовым соотношением, средство установки фазы для выборочной установки фазового соотношения между первым и вторым сигналами, первое и второе средства усиления мощности для усиления соответственно первого и второго сигналов и средство объединения мощности для объединения первого и второго сигналов, усиленных средствами усиления мощности, с целью получения усиленного выходного высокочастотного сигнала с мощностью, зависящей от фазового соотношения, установленного средством установки фазы;

- источник с управляемой мощностью включает в себя первый и второй каналы для первого и второго сигналов, средство, обеспечивающее источник высокочастотного сигнала, а также средство подачи первого и второго сигналов из источника высокочастотного сигнала в первый и второй канал соответственно, а также высокочастотный генератор, а входящее в него средство разделения мощности имеет вход, подключенный к генератору, а также первый и второй выходы, подключенные, соответственно, к вышеупомянутым каналам.

- средство контроля температуры и средство управления коэффициентами усиления задающих усилителей в зависимости от контролируемой температуры.

- средство контроля мощности для контроля уровней мощности соответственно в первом и втором каналах, а также средство управлением возбуждения для управления фазовым соотношением, устанавливаемым средством установки фазы в зависимости от контролируемых уровней мощности.

Кроме того:

- приемные средства обеспечивают демодуляцию ответных сигналов от запрашиваемых ответчиком для извлечения из них информации, включают в себя антенну с вращающейся диаграммой направленности;

- передающее средство и приемное средство используют общую антенну.

Недостатком известной станции является несинхронность вращения антенной системы вторичного (ВРЛ) радиолокатора с вращением антенной системы первичного ПРЛ радиолокатора.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении точности совмещения отметок от воздушных судов, полученных от вторичного (ВРЛ) и первичного (ПРЛ) радиолокаторов.

Поставленная техническая задача решается тем, что моноимпульсная вторичная радиолокационная система согласно изобретению содержит антенную систему, колонну привода вращения; связанную через вращающиеся переходы с передающими и приемными антеннами антенной системы, аппаратную станцию, содержащую, по меньшей мере, запросчик, источник бесперебойного питания, терминал управления радиолокаторами, дистанционный терминал, содержащий аппаратуру связи с радиолокатором для дистанционного управления вторичным радиолокатором с учетом полученных по каналам связи сигналов с обработанной в запросчике радиолокационной информацией, контрольный ответчик, обеспечивающий юстировку и контроль работы радиолокатора путем приема запросных сигналов и излучения ответных сигналов с радиолокационной информацией, при этом аппаратная станция дополнительно снабжена блоком следящей системы, обеспечивающим синхронное и синфазное вращение антенных систем вторичного и первичного радиолокаторов.

Заявляемое изобретение характеризуется следующими дополнительными существенными признаками:

- система содержит систему жизнеобеспечения аппаратной станции, включающую, по меньшей мере, температурные датчики, кондиционеры и обогреватели;

- запросчик включает, по меньшей мере, синхронизатор, передатчик с модулятором, усилители мощности, приемники, процессоры обработки данных;

- контрольный ответчик включает, по меньшей мере, рупорную антенну, приемник; передатчик, процессор обработки данных.

Технический результат состоит в повышении точности совмещения отметок от вторичного (ВРЛ) и первичного (ПРЛ) радиолокаторов за счет введения в состав ВРЛ блока следящей системы привода вращения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого устройства;

на фиг. 2 представлена структурная схема блока следящей системы.

Моноимпульсная вторичная радиолокационная система (фиг. 1) включает антенную систему 1, колонну привода вращения 2, дистанционный терминал 4, аппаратную станцию (на фиг. 1 показаны запросчик 5 и блок следящей системы 6, щит управления и электропитания 7 аппаратной станции), контрольный ответчик.

Антенная система служит для формирования диаграмм направленности в каналах Σ (суммы), Δ (разности) и Ω (подавления) на рабочих частотах радиолокационной системы, излучения запросных сигналов в каналах Σ и Ω, приема ответных сигналов от воздушных судов в каналах Σ, Δ, Ω.

Антенная система включает в свой состав направленную антенну для излучения запросных и приема ответных сигналов от воздушного средства (ВС).

Технические характеристики антенной системы

- частота: 1030, 1090 МГц, 740 МГц;

- тип: LWA (большая вертикальная апертура);

- ширина диаграммы направленности: 2,5°;

- число каналов приема/передачи: Σ, Δ, Ω/Σ, Ω;

- коэффициент усиления: 27 дБ.

Связь антенной системы с передатчиками и приемниками производится через вращающиеся переходы, расположенные в колонне привода вращения 2.

Генерирование запросных сигналов и обработка ответных сигналов производится передатчиками и приемниками, входящими в шкаф запросчика (ШЗ), расположенный в аппаратной станции.

Аппаратная станция содержит запросчик 5, блок следящей системы 6, щит управления и электропитания 7, систему жизнеобеспечения, содержащую температурные датчики, кондиционеры и обогреватели, источник бесперебойного питания, терминал управления радиолокатором.

Запросчик включает синхронизатор, передатчик, содержащий модулятор, усилители мощности, приемники, процессоры обработки данных.

Запросчик и передатчик размещаются в шкафах для радиоэлектронной аппаратуры серии евроконструктив (34U×600×600), узлы: 6U×4HP×2220.

Технические характеристики передатчика запросчика:

- частота: 1030±0,01 МГц;

- мощность: 2 кВт;

- типы запросов: Mode А/С; Mode S (UF4/5/11/20/21/24), УВД (БН, ТИ);

- частота запросов 100÷250 Гц.

Технические характеристики приемника запросчика

- типы обрабатываемых ответов: Mode А/С; Mode S, УВД (БН, ТИ);

- количество обслуживаемых целей: до 300;

- вывод результатов обработки: ASTERIX категория 048.

Система жизнеобеспечения аппаратной станции содержит температурные датчики, кондиционеры и обогреватели. Система обеспечивает комфортные условия в аппаратной и колонне привода антенной системы.

Терминал управления радиолокатором позволяет управлять радиолокатором, отображать техническое состояние и радиолокационную информацию. Кроме того, терминал может выполнять функции документирования радиолокационной информации (РЛИ) и протоколов технического состояния (ТС) и их воспроизведения.

Аппаратная станция размещается в стандартном контейнере 1683-АР.

Радиолокационная информация (РЛИ), полученная в результате обработки в запросчике, с выхода шкафа запросчика поступает потребителю на КДП для отображения и на дистанционный терминал.

Дистанционный терминал и контрольный ответчик расположены на удалении от радиолокатора.

Дистанционный терминал моноимпульсной вторичной радиолокационной системы включает аппаратуру связи с радиолокатором для управления вторичным радиолокатором (ВРЛ) и отображения технического состояния.

Дистанционный терминал обеспечивает наблюдение за работой радиолокатора, осуществляет функции дистанционного управления, отображения технического состояния и радиолокационной информации.

Контрольный ответчик обеспечивает юстировку и контроль за работой радиолокатора путем приема запросных сигналов и излучения ответных сигналов с установленной информационной посылкой.

Контрольный ответчик моноимпульсной вторичной радиолокационной системы включает антенну, приемник, передатчик, процессор обработки данных.

Антенна контрольного ответчика выполнена в виде рупорной антенны с шириной диаграммы направленности: 20÷30° и частотами 1030, 1090 МГц; 740 МГц.

Приемник контрольного ответчика:

- частота 1030 МГц;

- чувствительность - 70 дБ Вт;

- полоса 10 МГц.

Передатчик контрольного ответчика:

- частота 1090 МГц, 740 МГц;

- мощность 1 Вт;

- скважность 10.

Процессор контрольного ответчика:

- типы обрабатываемых запросов: Mode А/С; Mode S, УВД (БН, ТИ);

- типы ответов: Mode А/С; Mode S, УВД (БН, ТИ).

Контрольный ответчик размещается на командно-диспетчерском пункте (КДП) и позволяет контролировать работоспособность и основные характеристики радиолокатора по эфиру на расстоянии до 10÷12 км.

Антенная система и колонна привода размещаются на вышке высотой 5÷30 м; контрольный ответчик и дистанционный терминал размещаются на удалении до 10 км от аппаратной в техническом задании.

Для вторичного (ВРЛ) и первичного (ПРЛ) радиолокаторов, обслуживающих радиолокационную позицию, важным требованием является совмещение отметок, соответствующих координатам обнаруживаемых воздушных судов. При размещении антенн ВРЛ и ПРЛ на одной колонне привода проблем совмещения отметок не возникает.

Однако в большинстве случаев позиции ВРЛ и ДРЛ разнесены на достаточно большое расстояние, вращение антенных систем ВРЛ и ДРЛ производится не синхронно и с отличающейся частотой. При этом отметки обнаруженных воздушных судов не совпадают во времени и возникает проблема их совмещения.

Для решения этой проблемы в состав ВРЛ введен блок следящей системы, обеспечивающий синхронное и синфазное вращение антенной системы ВРЛ с вращением антенной системы ПРЛ.

Блок следящей системы (фиг. 2) выполнен на базе промышленного компьютера UNO-30721. Плата PCI-1784 преобразует сигналы «Север» и «МАИ - малые азимутальные импульсы» основного и резервного комплекта ПРЛ и ВРЛ в параллельные коды и передает их по шине PCI плате процессора. Процессор вычисляет рассогласование между углами ВРЛ и ПРЛ и величину скорости мотор-редуктора. Скорость мотор-редуктора через шину PCI поступает на плату PCI-1720, где преобразуется в аналоговый сигнал рассогласования 0-10 В, управляющий преобразователем частоты. Скорость мотор-редуктора изменяется таким образом, чтобы свести рассогласование к нулю.

Синхронизация обеспечивается путем приема сигналов «Север» и «МАИ - малые азимутальные импульсы» с ПРЛ, сравнения этих сигналов с сигналами «Север» и «МАИ - малые азимутальные импульсы» от ВРЛ. Совместная обработка указанных сигналов позволяет выработать управляющие сигналы привода вращения ВРЛ и обеспечить синхронное (с одинаковой частотой) и синфазное (с одновременным прохождением антенн ВРЛ и ПРЛ направления на север) вращение антенной системы ВРЛ.

Эксплуатационные характеристики заявляемой системы

Зона обзора:

- по азимуту: 360°;

- по дальности: до 400 км;

- по высоте не менее 20000 м.

Условия эксплуатации:

температура -50÷(+50)°C для антенн, колонны привода и аппаратной;

0÷(+50)°C для аппаратуры внутри аппаратной, дистанционного терминала и контрольного ответчика.

Антенная система через колонну вращающихся переходов связана со шкафом запросчика (ШЗ), в котором размещены два комплекта аппаратуры: контрольный генератор, приемник, процессоры первичной обработки RBS, УВД и S, синхронизатор, процессор вторичной обработки, возбудитель и модулятор. Один комплект аппаратуры - основной, второй - «горячий» резерв. Переход на резерв производится автоматически при обнаружении неисправности. Контрольный генератор генерирует тест-сигналы, приходящие на вход приемника, результат прохождения тест-сигналов анализируется процессором вторичной обработки для обнаружения неисправности.

С выхода модулятора сигналы возбуждения поступают на усилители мощности каналов Σ и Ω. Усилители мощности реализуют «мягкий» резерв и выполнены по многоканальной схеме (8 каналов). Выходные сигналы каналов Σ и Ω через циркуляторы поступают на антенную систему.

Привод антенной системы осуществляется мотор-редукторами 3а и 3б, управляемыми блоком следящей системы 6 (фиг. 1). На блок следящей системы подается электропитание от распределительного щита. Блок следящей системы производит регулировку частоты и фазы полученного электропитания, которое подается на мотор-редукторы 3а и 3б. Регулировка частоты и фазы питающих напряжений мотор-редукторов осуществляется по сигналам «Север» и «МАИ» от ВРЛ и ПРЛ. Распределительный щит производит распределение электропитания по потребителям.

Изобретение относится к радиолокационным системам, предназначенным для обнаружения целей, измерения их координат, приема дополнительной информации от воздушных судов, оборудованных ответчиками режима S четвертого уровня, сопровождения целей моноимпульсным способом. Достигаемый технический результат - повышение точности совмещения отметок от воздушных судов, полученных от вторичного (ВРЛ) и первичного (ПРЛ) радиолокаторов. Указанный результат достигается тем, что моноимпульсная вторичная радиолокационная система содержит антенную систему, колонну привода вращения, связанную через вращающиеся переходы с передающими и приемными антеннами антенной системы, аппаратную станцию, содержащую, по меньшей мере, запросчик, источник бесперебойного питания, терминал управления радиолокаторами, дистанционный терминал, содержащий аппаратуру связи с радиолокатором для дистанционного управления ВРЛ с учетом полученных по каналам связи сигналов с обработанной в запросчике радиолокационной информацией, контрольный ответчик, обеспечивающий юстировку и контроль работы радиолокатора путем приема запросных сигналов и излучения ответных сигналов с радиолокационной информацией, при этом аппаратная станция дополнительно снабжена блоком следящей системы, обеспечивающим синхронное и синфазное вращение антенных систем ПРЛ и ВРЛ. Система содержит систему жизнеобеспечения аппаратной станции, включающую, по меньшей мере, температурные датчики, кондиционеры и обогреватели. Запросчик включает, по меньшей мере, синхронизатор, передатчик с модулятором, усилители мощности, приемники, процессоры обработки данных. Контрольный ответчик включает, по меньшей мере, рупорную антенну, приемник, передатчик, процессор обработки данных. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Моноимпульсная вторичная радиолокационная система, содержащая антенную систему, колонну привода вращения, связанную через вращающиеся переходы с передающими и приемными антеннами антенной системы, аппаратную станцию, содержащую, по меньшей мере, запросчик, источник бесперебойного питания, терминал управления радиолокаторами, дистанционный терминал, содержащий аппаратуру связи с радиолокатором для дистанционного управления вторичным радиолокатором с учетом полученных по каналам связи сигналов с обработанной в запросчике радиолокационной информацией, контрольный ответчик, обеспечивающий юстировку и контроль работы радиолокатора путем приема запросных сигналов и излучения ответных сигналов с радиолокационной информацией, при этом аппаратная станция дополнительно снабжена блоком следящей системы, обеспечивающим синхронное и синфазное вращение антенных систем вторичного и первичного радиолокаторов.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит систему жизнеобеспечения аппаратной станции, включающую, по меньшей мере, температурные датчики, кондиционеры и обогреватели.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что запросчик включает, по меньшей мере, синхронизатор, передатчик с модулятором, усилители мощности, приемники, процессоры обработки данных.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что контрольный ответчик включает, по меньшей мере, рупорную антенну, приемник, передатчик, процессор обработки данных.