Способ обзора пространства (варианты) Российский патент 2019 года по МПК G01S7/14 

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для совершенствования средств управления зенитно-ракетных комплексов (ЗРК) или систем (ЗРС).

ЗРК (ЗРС) предназначены для противовоздушной обороны важных административно-промышленных центров и объектов территории страны и Вооруженных сил (А. Леманский и др. журнал «Воздушно-космическая оборона», №3(40), 2008). Управление ЗРС осуществляют с помощью средства управления (СУ).

Известное СУ (там же, стр. 71) состоит из пункта боевого управления (ПБУ) и радиолокационного комплекса (радиолокационной станции - РЛС), входы-выходы которых взаимно соединены, а выход ПБУ является выходом СУ.

С помощью РЛС (РЛК) осуществляют обзор пространства, обнаружение целей и передачу их координат на вход ПБУ, с помощью которого управляют РЛС путем подачи на ее вход управляющих команд, дальность действия СУ определяется дальностью действия РЛС.

К РЛС предъявляют достаточно высокие требования по дальности обнаружения, по точности измерения координат целей и разрешающей способности по ним. При этом требования по разрешающей способности по угловым координатам в сочетании с ограничениями по размерам антенны (для мобильных РЛС) приводят к необходимости использования сантиметрового диапазона волн (например, S диапазона). При создании ЗРС первых поколений для уровня развития средств нападения того времени указанные требования к РЛС, определяющие параметры СУ, удавалось выполнить в S диапазоне (далее РЛСs с длиной волны λs).

В последние десятилетия тактико-технические характеристики средств нападения непрерывно возрастают: значительно снижается радиолокационная заметность целей, в т.ч. за счет технологии «Стеле», появились высокоэффективные средства радиоэлектронного подавления РЛС (пассивные и активные помехи), возросла эффективность высокоточного оружия; появление целей с гиперзвуковыми скоростями привело к увеличению необходимых рубежей их обнаружения. В результате возросли требования к параметрам СУ (к входящей в него РЛС): к дальности обнаружения малозаметных целей в условиях действия организованных пассивных и активных помех, к скрытности работы (к минимизации времени выхода РЛС в эфир).

Возрастающие требования к РЛС постоянно усложняют их выполнение в S диапазоне, поскольку возможности повышения ее потенциала для мобильного варианта построения, практически, исчерпаны.

Известен способ обзора пространства комплексом, состоящим из РЛС (или приемопередающих модулей) метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов волн, основанный на первичном осмотре пространства с помощью радиолокационной станции РЛС∂ или приемопередающего модуля ППМ∂ с длиной волны λ∂ и последующего осмотра с помощью РЛСs с длиной волны λs<λ∂. За счет преимуществ метрового диапазона волн, РЛС в этом диапазоне используют в качестве средств дальнего обнаружения, дециметрового диапазона - в качестве средств обнаружения средней дальности, а сантиметрового диапазона - средств обнаружения малой дальности (Патент RU №2346291, с. 7 строки 4…8). Работа комплекса состоит в следующем. Первичный осмотр пространства и обнаружение цели осуществляют с помощью РЛС метрового диапазона, последующий - с помощью РЛС дециметрового, когда обнаруженная цель входит в среднюю зону, и РЛС сантиметрового, когда она входит в ближнюю зону.

Преимущество способа состоит в возможности обнаружить с помощью РЛС метрового диапазона малозаметные цели на дальних рубежах. Это основано на том, что эффективная площадь рассеяния (ЭПР) цели растет с увеличением длины волны; так, в метровом и дециметровом диапазонах волн ее величина значительно превышает ЭПР в сантиметровом диапазоне, поэтому, например, дальность обнаружения малозаметных целей длинноволновыми РЛС в 1,75 раз больше, чем РЛСs (IEEE, 1985, Radar-85, p. 159-162).

Обнаружение цели в метровом диапазоне (с низким разрешением целей по угловым координатам) решает задачи РЛС дежурного режима, а для эффективной работы ЗРС, требуется использование РЛСs. Но при использовании известного способа обзора с помощью РЛСs может быть обеспечена лишь малая дальность обнаружения, увеличить которую при сохранении размера осматриваемого пространства и времени, отводимого на это, можно лишь путем увеличения потенциала РЛСs, возможности этого, как отмечалось, практически, исчерпаны. Кроме того, известный способ не решает задачу повышения помехозащищенности РЛС от пассивных помех и основан на использовании трех РЛС (требуется введение в СУ еще двух РЛС). В этом основные недостатки известного способа, исключающие целесообразность его применения в СУ.

Решаемой технической проблемой (техническим результатом) является увеличение дальности обнаружения целей РЛСs (в составе СУ), в т.ч. в условиях действия пассивных помех в диапазоне длинноволновой РЛС по первому изобретению и коротковолновой - по второму.

Задача решается на основе использования в составе СУ в дополнении к РЛСs приемопередающего модуля - ППМ∂ или РЛС∂ с длиной волны λ∂>λs, на основе разделения функций между РЛС и более полного использования информации, получаемой с их помощью.

Указанный технический результат (решение технической проблемы) по первому варианту достигается тем, что в способе обзора пространства средством управления зенитно-ракетной системы, основанном на первичном осмотре пространства с помощью РЛС с длиной волны λ∂ (РЛС∂) и последующем - с помощью РЛС с длиной волны λs<λ∂ (РЛСs), согласно изобретению формируют сигналы РЛС∂ с разрешением по скорости, определяют угловые координаты секторов, не содержащих целей, которые исключают из пространства, подлежащего осмотру с помощью РЛСs.

Так же тем, что осмотр направления с помощью РЛС∂ выполняют до обнаружения признаков первой цели.

Указанный технический результат (решение технической проблемы) по второму варианту достигается тем, что в способе обзора пространства средством управления зенитно-ракетной системы, основанном на первичном осмотре пространства с помощью РЛС с длиной волны λ∂ (РЛС∂) и последующем - с помощью РЛС с длиной волны λs<λ∂ (РЛСs), согласно изобретению с помощью РЛС∂ определяют угловые координаты и дальности до целей, вырабатывают стробы по этим координатам, при осмотре пространства, ограниченного этими стробами с помощью РЛСs, используют сигналы с разрешением по скорости с однозначностью по дальности в пределах стробов.

Указанный технический результат (решение технической проблемы) достигается тем, что в средство управления зенитно-ракетной системы (СУ), содержащее радиолокационную станцию (РЛС) с длиной волны λs (РЛСs) и пункт боевого управления (ПБУ), входы - выходы которого соединены с выходами - входами РЛСs, выход ПБУ является выходом СУ, согласно изобретению введен приемопередающий модуль - ППМ∂ или РЛС∂ с длиной волны λ∂>λs, входы - выходы ППМ∂ (РЛС∂) соединены с дополнительными выходами - входами РЛСs.

Суть изобретений состоит в следующем.

Как указывалось выше, дальность обнаружения целей возрастает с увеличением длины волны РЛС, поэтому при осмотре всего заданного для контроля пространства дальность действия РЛС∂ может значительно превышать дальность РЛСs. Поставленная перед изобретениями задача - увеличение дальности обнаружения целей РЛСs (в составе СУ), решается тем, что с ее помощью осматривают не все заданное для контроля пространство, поскольку не осматривают «пустые» направления, где с помощью РЛС∂ не обнаружено признаков цели (п. 1 формулы). Достаточно исключить из осмотра «пустые» направления, чтобы увеличить концентрацию энергии РЛСs в направлениях, где с помощью РЛС∂ обнаружены цели (измерены их координаты) или их признаки (без измерения дальности до целей), и в направлениях, попадающих в область провалов РЛС∂, чтобы достичь увеличения дальности действия РЛСs. (Признак «исключают из пространства, подлежащего осмотру с помощью РЛСs» означает, что необходимо осматривать не только направления, где с помощью РЛС∂ обнаружены признаки целей, но и направления, попадающих в область провалов РЛС∂, возникающих из-за значительного влияния в диапазоне длинных волн отражений от земли (Справочник по основам радиолокационной техники под. Ред. В.В. Дружинина; Воениздат МО СССР, М. 1967, с. 95)

Степень возможного увеличения концентрации энергии РЛСs в подлежащих осмотру направлениях при использовании заявляемых изобретений может быть определена величиной

где

N - число обнаруженных РЛС∂ «пустых» направлений;

βε - угловой размер разрешаемого РЛС∂ направления (азимут × угол места);

BE - угловой размер контролируемого СУ пространства.

Причинно - следственная связь между техническим результатом - увеличение дальности обнаружения целей РЛСs (в составе СУ) и признаками формулы изобретения: с помощью РЛС∂ «определяют угловые координаты секторов, не содержащих целей, которые исключают из пространства, подлежащего осмотру с помощью РЛСs (п. 1) состоит в том, что эти признаки предусматривают исключение затрат энергии РЛСs на осмотр «пустых» направлений пространства, что позволяет в пределе всю ее энергию тратить на осмотр направлений пространства, содержащих цели или признаки их наличия, и направлений, попадающих в область провалов РЛС∂, что обеспечивает увеличение дальности действия РЛСs без увеличения ее потенциала.

Причинно - следственная связь между техническим результатом - повышение помехозащищенности от пассивных помех и признаками формулы изобретения: «формируют сигналы РЛС∂ с разрешением по скорости» (п. 1), «вырабатывают стробы по этим координатам, которые осматривают с помощью РЛСs, используя сигналы с разрешением по скорости» (п. 3), определяется тем, что эффективно подавить пассивную помеху можно лишь с помощью сигнала, обеспечивающего разрешение целей по скорости (селекцию движущейся цели - СДЦ). Известен принцип неопределенности в радиолокации, согласно которому, изменяя параметры сигнала, можно выиграть в точности по дальности за счет потери чувствительности к скорости цели (Д.Е. Вакман, Сложные сигналы и принцип неопределенности, «Сов. радио», М., 1965, с. 56). Поскольку определение дальности является необходимым условием обнаружения цели, то параметры сигналов, как правило, формируют для точного определения дальности, что и приводит к потере возможности СДЦ.

При действии пассивных помех в диапазоне РЛС∂ пунктом 1 формулы предусмотрено использование сигналов, обеспечивающих разрешение целей по скорости, ценой потери возможности определять дальность, поэтому п. 1 предусматривает с помощью РЛС∂ определение координат угловых секторов, не содержащих целей в условиях действия пассивных помех в диапазоне РЛС∂, возможно лишь при условии обеспечения РЛС∂ разрешения целей по скорости, поэтому определение дальности до целей возлагается на РЛСs. Таким образом, при действии пассивных помех в диапазоне РЛС∂ обеспечивается ее способность определять угловые координаты «пустых направлений», что обеспечивает в соответствии с п. 1 сокращение размера зоны осмотра с помощью РЛСs, что в условиях действия пассивных помех в диапазоне РЛС∂ решить задачу увеличения дальности обнаружения цели РЛСs.

Повышение помехозащищенности от пассивных помех в диапазоне РЛСs предусмотрено п. 3 формулы за счет использования сигналов с разрешением по скорости с однозначностью по дальности в пределах стробов, выработанных с помощью РЛС∂. (С.З. Кузьмин Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М, Радио и связь, 1986, с. 109-111.) Для этого возможно, например, использование пачки импульсов, создающих множество неоднозначных отсчетов по дальности, каждый из которых измеряет дальность с более высокой точностью (там же, с. 62); необходимо, чтобы в строб попадал лишь один импульс из пачки отраженных, что при излучении обеспечивается выбором временных интервалов в пачке. Кроме того, можно формировать узкополосные одиночные импульсы с длительностью, обеспечивающей перекрытие его только с одним стробом по дальности и не превышающей допустимый размер «мертвой зоны».

Пунктом 2 формулы предусматривается возможность сокращения временных затрат РЛС∂ на осмотр направления, в котором цель находится не на максимальной дальности.

Заявленное п. 4 формулы средство управления реализует заявленные способы за счет дополнительного введения в известное СУ приемопередающего модуля - ППМ∂ или РЛС∂ с длиной волны λ∂>λs и установки соответствующего программного обеспечения в спецвычислители ППМ∂ или РЛС∂ и РЛСs; при этом ППМ∂ в отличие от РЛС∂ выполняет только функции излучения сигналов и приема отражений от целей.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для совершенствования средств управления (СУ) зенитно-ракетных комплексов или систем. Достигаемым техническим результатом является увеличение дальности обнаружения целей СУ, повышение помехозащищенности от пассивных помех. Указанный технический результат достигается за счет того, что в первом варианте способа обзора пространства, основанном на первичном осмотре пространства с помощью длинноволновой РЛС∂ и последующем - с помощью коротковолновой РЛСs, формируют сигналы РЛС∂ с разрешением по скорости, определяют угловые координаты секторов, не содержащих целей, которые исключают из пространства, подлежащего осмотру с помощью РЛСs, а во втором варианте способа обзора пространства с помощью РЛС∂ определяют угловые координаты и дальности до целей, вырабатывают стробы по этим координатам, которые осматривают с помощью РЛСs, используя сигналы с разрешением по скорости с однозначностью по дальности в пределах стробов. 2 н.п. ф-лы.

1. Способ обзора пространства средством управления зенитно-ракетной системы, основанный на первичном обзоре пространства с помощью длинноволновой РЛС с длиной волны (РЛС_∂) и последующем - с помощью коротковолновой РЛС с длиной волны (РЛС_S), отличающийся тем, что первичный осмотр выполняют до обнаружения признаков первой цели, при этом формируют сигналы РЛС_∂ с разрешением по скорости, определяют угловые координаты секторов, не содержащих целей, которые исключают из пространства, подлежащего осмотру с помощью РЛС_S.

2. Способ обзора пространства средством управления зенитно-ракетной системы, основанный на первичном обзоре пространства с помощью длинноволновой РЛС с длиной волны (РЛС_∂) и последующем - с помощью коротковолновой РЛС с длиной волны (РЛС_S), отличающийся тем, что с помощью РЛС_∂ определяют угловые координаты и дальности до целей, вырабатывают стробы по этим координатам, при осмотре пространства, ограниченного этими стробами с помощью РЛС_S, используют сигналы с разрешением по скорости с однозначностью по дальности в пределах стробов.