Станция радиотехнической разведки Российский патент 2017 года по МПК H04K3/00 G01S7/38 

Изобретение относится к области пассивной локации и может быть использовано при разработке комплексов радиотехнической разведки для обнаружения, классификации и последующего траекторного сопровождения воздушных и морских целей по излучению радиоэлектронных средств, передачи полученной разведывательной информации на вышестоящие автоматизированные КП и КП управления войсками и управления радиопеленгаторными постами, а также в системах предупреждения воздушной угрозы и радиоэлектронной борьбы.

Известна станция радиотехнической разведки (СРТР), выполненная с использованием сканирующего приемника (панорамный приемник). В простейшем случае панорамный приемник представляет собой супергетеродин, перестраиваемый автоматически или вручную в заданной полосе частот (см., например, Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. - М: Изд-во «Советское радио». 1968, с. 386).

Недостатком такой СРТР является высокая вероятность пропуска цели и большое время разведки. Вероятность пропуска уменьшается с увеличением скорости перестройки частоты сканирования, однако при этом ухудшается разрешающая способность по частоте и снижается чувствительность (см., например, http://www.moluch.ru/conf/tech/archive/89/5338/. Дата обращения: 13.02.2016 г.).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является широкополосная станция радиотехнической разведки с высокой чувствительностью (патент RU 2390946, МПК Н04K 3/00, опубл. 27.05.2010 г.). Станция содержит антенно-фидерное устройство, широкополосное радиоприемное устройство, устройство определения параметров сигнала, устройство цифровой обработки сигнала, автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора, аппаратуру передачи данных и средства радиосвязи, а также электрический привод антенны и блок датчиков азимута, синтезатор рабочих частот и многоканальное узкополосное радиоприемное устройство. Каждый канал многоканального узкополосного радиоприемного устройства содержит последовательно включенные преобразователь частоты многоканальный, блок коммутаторов, частотный разветвитель и детектор логарифмический многоканальный. Устройство определения параметров сигнала содержит последовательно включенные преобразователь частоты многоканальный, блок коммутаторов, детектор логарифмический многоканальный и преобразователь Фурье с многоканальным приемником, подключенные к преобразователю частоты многоканальному через блок коммутаторов. Устройство цифровой обработки информации выполнено в составе устройства первичной обработки, устройства межканальной обработки, устройства анализа и управления и анализатора параметров с соответствующими связями.

Недостатками известной станции радиотехнической разведки являются: узкий диапазон частот принимаемых сигналов, низкое количество одновременно разведываемых бортовых РЛС и большое время реакции станции, т.е. время от начало излучения сигнала источника радиоизлучения (ИРИ) до его обнаружения. Кроме того, электромеханический обзор пространства не обеспечивает устойчивую завязку трасс и сопровождение носителей с бортовыми РЛС нового поколения.

Техническим результатом изобретения являются:

расширение диапазона частот принимаемых сигналов;

сокращение времени реакции станции;

увеличение количество одновременно разведываемых бортовых РЛС;

расширение функциональных возможностей станции.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной станции радиотехнической разведки, содержащей антенное устройство, М - каналов первичной обработки сигнала, каждый из которых содержит многоканальное радиоприемное устройство (МРПУ), имеющее K_m - выходов, и устройство цифровой обработки сигнала (УЦОС), имеющее K_m - входов, где , причем k-й выход МРПУ m-го канала, где , K_m - количество частотных каналов МРПУ m-го канала, соединен с k-м входом УЦОС m-го канала, а также синтезатор частоты, последовательно соединенные автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и аппаратуру обмена информацией, при этом выход УЦОС m-го канала соединен с соответствующим входом АРМ оператора, согласно изобретению дополнительно введены М сумматоров, а антенное устройство выполнено в виде правильной призмы, имеющей N=(360°/Δβ) боковых граней, где Δβ - ширина диаграммы направленности антенны по азимуту, причем на каждой боковой грани призмы размещено М антенн, каждый сумматор имеет N входов, выход mn-й антенны соединен с n-м входом m-го сумматора, где , , выход m-го сумматора соединен с входом МРПУ соответствующего канала, синтезатор выполнен с М-выходами, при этом m-й выход синтезатора частоты, где , соединен со вторым входом МРПУ m-го канала.

Указанный технический результат достигается тем, что согласно изобретению антенное устройство установлено на гироплатформу, неподвижную в горизонтальной плоскости и имеющую возможность перемещения в вертикальной плоскости, и снабжено радиопрозрачным колпаком.

Указанный технический результат достигается тем, что согласно изобретению каждая антенна имеет заданную ширину диаграммы направленности по углу места.

Указанный технический результат достигается тем, что автоматизированное рабочее место оператора выполнено с возможностью управления, по меньшей мере, двумя станциями пеленгования.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно введены М сумматоров, а антенное устройство выполнено в виде правильной призмы, имеющей N=(360°/Δβ) боковых граней, где Δβ - ширина диаграммы направленности антенны по азимуту, причем на каждой боковой грани призмы размещено М антенн, каждый сумматор имеет N входов, выход mn-й антенны соединен с n-м входом m-го сумматора, где , выход m-го сумматора соединен с входом МРПУ соответствующего канала, синтезатор выполнен с М-выходами, при этом m-й выход синтезатора частоты, где , соединен со вторым входом МРПУ m-го канала.

Кроме того, антенное устройство установлено на гироплатформу, неподвижную в горизонтальной плоскости и имеющую возможность перемещения в вертикальной плоскости, и снабжено радиопрозрачным колпаком, а каждая антенна имеет заданную ширину диаграммы направленности по углу места. Перемещение антенного устройства в вертикальной плоскости может быть осуществлено, например, с помощью подъемных устройств ножничного типа, производимых заводом гидравлического оборудования GIDROLAST (см., например, http://www.gidrolast.ru/. Дата обращения: 16.02.2016 г.).

Диапазон принимаемых сигналов Δf=f_н-f_в, где f_н и f_в - нижняя и верхняя границы частотного диапазона работы СРТР, разбит на М поддиапазонов частот Δf_m, причем . Конструктивное выполнение антенного устройства в виде правильной призмы с N боковыми гранями и размещение на них М антенн различного частотного диапазона обеспечивает прием излучений ИРИ в пределах угла 360° по азимуту и в пределах заданного угла по углу места (каждая антенна) и во всем заданном частотном диапазоне Δf. Каждая из граней обеспечивает прием сигналов в секторе 360°/N по азимуту и в пределах заданного угла по углу места. Этим обеспечивается мгновенный обзор пространства с требуемой скоростью и непрерывность анализа радиоэлектронной обстановки, а также увеличение количества одновременно разведываемых РЛС.

Управление станциями пеленгования заключается в выдаче им секторов поиска ИРИ, диапазона частот поиска, а также в получении от ведущей станции пеленгования полной информации об излучающих целях. Этим достигается указанный технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей СРТР.

Кроме того, подключение выходов антенн одного частотного диапазона к сумматору обеспечивает сокращение каналов первичной обработки сигнала в N раз.

Структурная схема станции радиотехнической разведки приведена на фигуре, где обозначено: 1 - антенна, 2 - сумматор, 3 - МРПУ, 4 - устройство цифровой обработки сигнала, 5 - АРМ оператора, 6 - аппаратура обмена информацией, 7 - синтезатор частоты.

Назначение элементов схемы ясно из названия.

Станция радиотехнической разведки работает следующим образом. Станция одновременно осуществляет прием сигналов излучений РЭС в пределах 360° по азимуту и в пределах заданного угла по углу места. С выхода mn-й антенны сигнал поступает на n-й вход m-го сумматора, где , . С выхода m-го сумматора, где , сигнал поступает на вход m-го МРПУ. Сигнал с k-го выхода m-го МРПУ, где , , K_m - количество частотных каналов m-го МРПУ, поступает на соответствующий вход m-го УЦОС и далее на m-й вход АРМ оператора, где .

АРМ определяет режимы функционирования СРТР и обеспечивает решение следующих основных задач:

ведение панорамного обзора в заданном диапазоне частот, обнаружение ИРИ, проведение первичного анализа параметров сигналов ИРИ и формирования на этой основе рекомендаций по порядку осуществления разведки целей станциями пеленгования в рабочем диапазоне частот с целью сокращения времени их обнаружения;

прием от одной из станций пеленгования (ведущей) информации об излучающих целях, ее обработка, осуществление распознавания целей и определение их важности;

передача полученной радиотехнической информации потребителям;

отображение и хранение радиотехнической информации.

Формирование рекомендаций по порядку осуществления разведки целей станциями пеленгования в рабочем диапазоне частот и использования информации, полученной от ведущей станции пеленгования, для решения задач распознавания целей и определение их важности являются новыми.

Поэтому в АРМ оператора дополнительно к режимам функционирования СРТР, присущим прототипу, введены новые программно управляемые режимы:

управление станциями пеленгования;

автономная работа.

В режиме «Управление станциями пеленгования» СРТР работает в составе комплекса радиотехнической разведки, состоящем собственно СРТР и, по меньшей мере, двух станций пеленгования.

Функционирование СРТР во всех режимах достигается специальным программным обеспечением, которое может содержать:

комплекс управляющих программ;

комплекс программ интерфейса оператора;

комплекс программ прав доступа;

комплекс программ информационного обмена;

комплекс функциональных программ;

комплекс сервисных программ.

Комплекс управляющих программ включает программу управления каналами связи с потребителями и программу управления режимами работы. Программа управления режимами работы обеспечивает управление СРТР при автономном режиме в автоматическом режиме и автоматизированном режиме при управлении станциями пеленгования.

Комплекс программ информационного обмена предназначен для автоматического распределения потоков информации между СРТР и потребителями и может содержать:

программу обмена СРТР - станция пеленгования;

программу обмена СРТР - РЛС, КП и т.д.;

программу выгрузки.

Программа выгрузки предназначена для экспортирования текущей радиоэлектронной обстановки и архивных данных внешним носителям информации.

Комплекс функциональных программ может содержать:

программа панорамного обзора и формирования команд целеуказания станциям пеленгования;

программа распознавания целей;

программа траекторного сопровождения.

Программа панорамного обзора и формирования команд целеуказания станциям пеленгования включает следующие подпрограммы:

обработки входных данных о сигнальной информации об ИРИ, поступающей от станций пеленгования;

формирования и ведения базы данных о целях;

отождествления входной информации с базой данных о целях.

Выполнение антенного устройства в виде правильной призмы, имеющей N=(360°/Δβ) боковых граней, где Δβ - ширина диаграммы направленности антенны по азимуту, причем на каждой боковой грани призмы размещено М антенн, введение сумматоров и внесение изменений в алгоритм работы СРТР режим управления станциями пеленгования позволяет сделать вывод о том, что заявляемое изобретение обладает новизной.

Из опубликованных источников информации не выявлено, что выполнение антенного устройства в виде правильной призмы, имеющей N=(360°/Δβ) боковых граней, где Δβ - ширина диаграммы направленности антенны по азимуту, причем на каждой боковой грани призмы размещено М антенн, введение сумматоров и внесение изменений в алгоритм работы СРТР режим управления станциями пеленгования влияют на достижение указанного в изобретении технического результата. Следовательно, заявляемое изобретение удовлетворяет критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявляемое изобретение промышленно применимо, т.к. оно может быть реализовано с применением известных в радиотехнике средств и высокопроизводительных вычислительных систем со специальным программным обеспечением. Так, например, сумматор может быть реализован на базе сумматора СВЧ сигналов по патенту RU 2502160 С1, МПК H01Р 5/16 (2006.01), опубл. 20.12.2013 г.

В качестве антенн в зависимости от рабочего диапазона могут быть использованы рупорные, вибраторные, штыревые и т.д. антенны, сведения о которых изложены, например, в книге: Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учебник для радиотехнических спец. вузов. Москва, Высшая школа, 1988, а также печатные плоские антенны.

Печатные плоские антенны могут быть синтезированы, например, по методике Корнюхина В.И. «Синтез плоской двухслойной печатной антенны на основе полупрозрачных двухмерно-периодических нагруженных структур», изложенной на сайте http://cyberleninka.ru/article/n/sintez-ploskoy-dvimsloynoy-pechatnoy-antenny-na-osnove-poluprozrachnyh-dvuhmerno-periodichesih-nagruzhennyh-struktur (дата обращения: 14.02.2016 г.).

Изобретение относится к области пассивной локации и может быть использовано при разработке комплексов радиотехнической разведки для обнаружения, классификации и последующего траекторного сопровождения воздушных и морских целей по излучению радиоэлектронных средств, передачи полученной разведывательной информации на вышестоящие автоматизированные командные пункты (КП) и КП управления войсками и управления радиопеленгаторными постами, а также в системах предупреждения воздушной угрозы и радиоэлектронной борьбы. Достигаемый технический результат изобретения - расширение диапазона частот принимаемых сигналов; сокращение времени реакции станции; увеличение количества одновременно разведываемых бортовых радиолокационных станций; расширение функциональных возможностей станции. Указанный технический результат достигается за счет выполнения антенного устройства в виде правильной призмы, имеющей N=(360°/Δβ) боковых граней, где Δβ - ширина диаграммы направленности антенны по азимуту, размещения на каждой боковой грани призмы М антенн, введения в состав станции М сумматоров и изменения режимов функционирования станции радиотехнической разведки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Станция радиотехнической разведки, содержащая антенное устройство, М-каналов первичной обработки сигнала, каждый из которых содержит многоканальное радиоприемное устройство (МРПУ), имеющее K_m-выходов, и устройство цифровой обработки сигнала (УЦОС), имеющее K_m-входов, где , причем k-й выход МРПУ m-го канала, где , K_m - количество частотных каналов МРПУ m-го канала, соединен с k-м входом УЦОС m-го канала, а также синтезатор частоты, последовательно соединенные автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и аппаратуру обмена информацией, при этом выход УЦОС m-го канала соединен с соответствующим входом АРМ оператора, отличающаяся тем, что дополнительно введены М сумматоров, а антенное устройство выполнено в виде правильной призмы, имеющей N=(360°/Δβ) боковых граней, где Δβ - ширина диаграммы направленности антенны по азимуту, причем на каждой боковой грани призмы размещено М антенн, каждый сумматор имеет N входов, выход mn-й антенны соединен с n-м входом m-го сумматора, где , выход m-го сумматора соединен с входом МРПУ соответствующего канала, синтезатор выполнен с М-выходами, при этом m-й выход синтезатора частоты, где , соединен со вторым входом МРПУ m-го канала.

2. Станция радиотехнической разведки по п. 1, отличающаяся тем, что антенное устройство установлено на гироплатформу, неподвижную в горизонтальной плоскости и имеющую возможность перемещения в вертикальной плоскости, и снабжено радиопрозрачным колпаком.

3. Станция радиотехнической разведки по п. 1, отличающаяся тем, что каждая антенна имеет заданную ширину диаграммы направленности по углу места.

4. Станция радиотехнической разведки по п. 1, отличающаяся тем, что автоматизированное рабочее место оператора выполнено с возможностью управления, по меньшей мере, двумя станциями пеленгования.