СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ И КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИГНАЛОВ ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ Российский патент 2019 года по МПК G01S13/06 

Настоящее изобретение относится к области радиолокации, в частности, к наземно-космическим радиолокационным комплексам.

В настоящее время становится крайне актуальным обнаружение малоразмерных воздушных и космических целей с низкой площадью эффективно отражающей поверхности. Из существующего уровня техники известен способ радиолокационного обнаружения, зарегистрированный как «Система обнаружения и измерения координат целей» (свидетельство РФ №25098 МПК G01S 13/06 12.04.2002, автор Олейников Л.Ф.), где имеется: передатчик импульсных сигналов, размещенный на борту космического аппарата, движущегося по околоземной или геостационарной орбите, находящиеся на Земле разнесенные стационарные или мобильные приемные устройства и общий центр обработки радиосигналов, который соединен линиями связи с приемными устройствами.

Известна еще одна «Наземно-космическая радиолокационная система» (свидетельство РФ №36147, МПК G01S 13/06 11.11.2003, авторы Олейников Л.Ф., Бендерский Г.П., Ляхов Н.А., Вальшонок З.С.). Данная многопозиционная система содержит передатчик космического базирования, режимы работы которого задаются с наземной станции управления и разнесенные приемные устройства, синхронизируемые сигналами передатчика и соединенные с центральной станцией обработки радиолокационных сигналов через космическую линию связи.

Обе представляют собой разнесенные наземно-космические радиолокационные системы, работающие по традиционному способу моностатической радиолокации, при котором происходит зондирование зоны обнаружения сигналом передатчика, прием и обработка сигналов, отраженных от воздушных объектов. Но существенным недостатком таких систем является низкий уровень отраженного от цели сигнала, что затрудняет обнаружение малоразмерных целей и целей с низкой ЭПР (выполненных по технологии «Стелс»).

Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Наземно-космический радиолокационный комплекс» (RU 2324951 С2, МПК G01S 13/16 10.01.2006, опубл. 20.05.2008, авторы Бляхман А.Б., Самарин А.В.) и принятый за прототип. Он предполагает использование для обнаружения воздушных и космических целей передатчика космического базирования с антенным устройством, управляемым с Земли и нескольких приемных устройств наземного базирования. Обнаружение целей производится по регистрации «просветного эффекта» на линии передающий пост - приемный пост или вблизи нее. Недостатками данного технического решения являются наличие передающего поста на космическом аппарате, оборудованном системой управления с наземного поста, что требует вывода на геостационарную орбиту как минимум одного специализированного спутника Земли с управляемой передающей антенной, что несет существенные затраты. Еще одним недостатком является невозможность обеспечения достаточных энергетических характеристик излучаемого сигнала при покрытии большого участка земной поверхности, т.е. невозможности обеспечить решения поставленных задач одним спутником. Аналогичные недостатки возникают и при размещении приемного поста на космическом аппарате, а передающего - на Земле.

Техническим результатом предлагаемой системы является расширение возможностей по обнаружению воздушных и космических объектов, отсутствие необходимости изготовления и вывода на орбиту специализированных спутников Земли, использование уже имеющихся в значительном количестве спутников - ретрансляторов общего назначения, находящиеся на геостационарной орбите и осуществляющих ретрансляцию с Земли информационных данных абонентам цифрового телевидения.

На рисунке (Фиг. 1) изображен принцип работы системы обнаружения.

Радиосигналы с частотно- или фазоманипулированным сигналом, либо не имеющие модуляции (гармонические), такие как, сигналы радиомаяков, через группу многолучевых приемных наземных антенн, сконфигурированных на поверхности Земли таким образом, чтобы их диаграммы направленности (ДН) формировали сеть пересекающихся лучей, при пересечении воздушным или космическим объектом которых происходит изменение амплитуды сигнала на входе малошумящего усилителя - преобразователя (МШУ) и соответствующего канала многоканального приемного устройства, что позволяет судить о факте пролета вблизи линии, соединяющей передатчик спутника и МШУ того канала, который зарегистрировал изменение амплитуды сигнала на своем входе, далее, посредством многоканального аналогово-цифрового преобразователя производится преобразование амплитуд принятых сигналов в цифровой вид для дальнейшей обработки на центральном процессоре (ЦП) и отображения на индикаторе оператора информации о местонахождении воздушного объекта в момент пересечения ДН. Для получения дополнительной информации о параметрах движения объекта (скорости и направления) может использоваться еще одна группа приемных антенн, с диаграммами направленности, создающих в пространстве сеть с ячейками в зависимости от конкретных задач (тактическое или оперативное звено, воздушная или космическая цель, полно- или малоразмерная). Конкретно, для изображенного случая (Фиг. 1) это ячейка A3, с заранее известными координатами в пространстве, что будет отображено на индикаторе оператора.

На рисунке (Фиг. 2) приведена структурная схема системы обнаружения.

Немодулированные (гармонические) или модулированные фазочастотной модуляцией сигналы со спутников непосредственного телевещания попадают на антенные системы, конструктивно выполненные в виде параболических или тороидальных антенн с размещенными на них МШУ. Количество МШУ, объединенных в одну антенную систему может быть разным и зависеть от конкретных задач. МШУ показаны, условно объединенные в антенные системы №1, №2 и №N (Фиг. 2). В МШУ происходит предварительное усиление принятого сигнала и преобразование «вниз» на частоту внутреннего гетеродина. Преобразованные и продетектированные по амплитуде многоканальным приемным устройством сигналы от соответствующих МШУ попадают для дальнейшего преобразования на вход аналогово-цифрового преобразователя, где дискретизируются для анализа амплитуды каждого канала центральным процессором (ЦП). Информация о каналах, в которых произошло изменение амплитуды радиосигнала спутника по причине рассеяния, отражения или поглощения радиоволн каким-либо объектом, выводится центральным процессором на устройство отображения информации. Устройство ввода данных позволяет оператору управлять центральным процессором, обеспечивая необходимые режимы работы системы обнаружения. Количество контролируемых зон пространства определяется количеством приемных МШУ, направленных на геостационарные спутники с различными угловыми координатами. Для восточного полушария это более 100 геостационарных спутников, таким образом количество контролируемых зон из двух точек наземного пространства при оптической видимости всех 100 спутников из обеих точек приема создаст 100²=10000 элементов контролируемого пространства. Для трех точек приема это 100³=1000000, и т.д.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является создание системы обнаружения воздушно-космических объектов обладающей следующими свойствами:

- скрытной из-за отсутствия генерируемых излучений;

- сводящей к нулю эффективность применения противником «Стелс» - технологий;

- до нескольких тысяч раз повышающей эффективность работы по целям с низкой ЭПР в сравнении с традиционной (моностатической) радиолокацией, благодаря использованию «просветного» эффекта;

- не требующей дополнительных затрат на создание и вывод на орбиту специализированных спутников Земли;

- обладающей низким уровнем энергопотребления, так как присутствует только пассивный режим работы.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к наземно-космическим радиолокационным комплексам. Достигаемый технический результат – расширение возможностей по обнаружению воздушных и космических объектов. Система обнаружения воздушных и космических объектов позволяет производить регистрацию таких объектов наземными станциями обнаружения, применяя «просветный» принцип радиолокации, при котором цель (объект) располагается на линии или вблизи линии передатчик - приемник, при этом в качестве передатчиков сигналов радиолокационной подсветки предлагается использование геостационарных спутников-ретрансляторов, осуществляющих непосредственное телевещание. 2 ил.

Система обнаружения воздушных и космических объектов, использующая «просветный» принцип радиолокации, состоящая из передатчика спутникового космического базирования и многоканального приемного устройства наземного базирования с антеннами, отличающаяся тем, что в качестве приемных антенн используют приемные антенны параболического или тороидального типа с малошумящими усилителями-преобразователями (МШУ) в фокусах этих антенн, выходы МШУ подключены к входам многоканального приемного устройства (МПУ), при этом диаграммы направленности приемных антенн формируют сеть пересекающихся лучей, направленных на соответствующие геостационарные спутники непосредственного телевещания, при пересечении которых воздушным или космическим объектом происходит изменение амплитуды сигнала на входе МШУ и соответствующего канала МПУ, что позволяет установить факт пролета объекта вблизи линии, соединяющей передатчик спутника и МШУ того канала, который зарегистрировал изменение амплитуды сигнала на своем входе, выходы МПУ подключены к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя (АЦП), количество входов которого равно количеству МШУ, цифровые выходы АЦП подключены к управляемому с устройства ввода данных центральному процессору (ЦП), обрабатывающему получаемые данные и выдающему информацию о наличии объектов в околоземном пространстве оператору на устройство отображения информации, при этом в качестве передатчика спутникового космического базирования для подсветки воздушных и космических объектов используют сигналы геостационарных спутников непосредственного телевещания.