Способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса Российский патент 2022 года по МПК G01S13/44 F41H11/02 

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано при создании комплексов активной защиты (КАЗ) объектов, в том числе транспортных средств, вертолетов, самолетов.

В настоящее время разработаны боеприпасы, предназначенные для поражения целей, оснащенных комплексами активной защиты.

Известен ручной противотанковый гранатомет РПГ-30 «Крюк», предназначенный для борьбы со всеми современными основными танками, оснащенными средствами активной защиты. Он имеет бикалиберную конструкцию с использованием имитатора цели для преодоления активной защиты. Разработан НПО «Базльт» [www.topwar.ru>27439-rpg-30-kryuk].

В большой трубе размещена основная тандемная кумулятивная реактивная противотанковая граната. В меньшей по диаметру трубе расположен реактивный снаряд - имитатор цели. При пуске по танку меньший снаряд выходит первым, а после этого с небольшой задержкой (0,2-0,4 с) - основная граната.

Приближающийся к танку имитатор цели обнаруживается комплексом активной защиты, признается опасным, поскольку попадает в контур защищаемого объекта, и вызывает срабатывание комплекса активной защиты и пуск защитного боеприпаса, который направленным полем осколков или взрывной волной уничтожает имитатор цели.

Оставшееся после уничтожения имитатора цели облако осколков и плазмы взрыва отражает радиоволны обнаружителя КАЗ, тем самым маскируя приближающуюся основную противотанковую гранату. Повторное обнаружения гранаты возможно только после ее выхода из облака осколков на дистанциях существенно меньших, чем необходимы для противодействия угрозе комплексами активной защиты. Поэтому основная граната достигает цели и обычный комплекс активной защиты поразить ее не в состоянии.

Известен комплекс активной защиты «Дрозд» [Иванов В. Активная защита танков// Военный парад: журнал. - 1997. - сентябрь-октябрь (Т. 23, №5). - С. 40-41.]. В нем в качестве защитного боеприпаса используются противоракеты, установленные в мортирах, перекрывающих сектор по азимуту 80° и по углу места 20°. Указанные боеприпасы эффективны против нападающих снарядов, летящих в переднюю полусферу, например, гранаты РПГ-30. В настоящее время широко используется ПТУР «Джавелин», имеющий ИК головку самонаведения и поражающий танк в верхнюю полусферу. Противоракеты, установленные в мортирах неэффективны против ПТУР «Джавелин», поскольку его траектория проходит выше сектора ответственности мортир.

Таким образом является актуальной задача разработки способа формирования команды на пуск защитного боеприпаса, позволяющего обеспечить защиту от боеприпасов, предназначенных для поражения объектов, оснащенных комплексами активной защиты.

Известен радиолокационный прицел, предназначенный для обнаружения целей в задней полусфере самолета, измерения их координат, прицеливания по выбранной цели и управления средствами защиты с помощью вычислительного устройства [Васин В.В, Власов О.В. и др. Радиолокационные устройства (теория и принципы построения), М.: Советское Радио, 1970, стр. 589], в котором реализован следующий способ обнаружения атакующего боеприпаса и управления средствами защиты.

С помощью РЛС, работающей в режиме обзора, производят обнаружение целей, осуществляют грубое определение координат целей, осуществляют выбор цели для сопровождения, переводят РЛС в режим автосопровождения, осуществляют наведение антенны на выбранную цель, обеспечивают точное измерение координат и относительной угловой скорости цели, на основании которых в вычислителе вырабатывают прицельные данные для управления оружием, с помощью системы управления оружием вырабатывают управляющие сигналы для установки оружия в соответствии с заданными углами прицеливания, огонь открывают при достижении цели заданной дистанции, в вычислителе также вырабатывают данные для применения других средств защиты, например, передатчика помех, сбрасывания дипольных отражателей.

Недостатком данного способа обнаружения атакующего боеприпаса и управления средствами защиты является то, что при автосопровождении цели прекращается поиск новых целей, в результате чего могут быть пропущены последовательно запускаемые атакующие боеприпасы. Кроме того, при автосопровождении может сопровождаться только одна цель, на которую наведена антенна, и при одновременной атаке с двух и более направлений, атакующие боеприпасы могут быть пропущены.

Известна система самообороны транспортного средства [RU 2102678 С1]. Система самообороны содержит радиолокационную станцию (РЛС) обнаружения и измерения траекторных параметров атакующего средства, блок прогнозирования, в котором определяется вход атакующего средства в зону поражения системы, блок выбора защитного боеприпаса и выдачи команд на его отстрел и подрыв, комплект защитных боеприпасов, формирующих круговую оборону.

В системе самообороны транспортного средства реализован следующий способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса. Изначально РЛС включают в режиме обзора. При попадании атакующего средства в зону действия РЛС сигнал с ее входа передают в блок прогнозирования. В блоке прогнозирования анализируют полученные сигналы и переводят РЛС в режим измерения. Информацию о параметрах атакующего средства (дальность, скорость, азимут, угол места) снова подают в блок прогнозирования.

В процессе измерения с помощью блока прогнозирования управляют работой радиолокационной станции и по данным, полученным в процессе измерения, рассчитывают точку попадания атакующего средства в зону поражения системы.

Если расчетная траектория не входит в контур защищаемого объекта, вычисления прекращают, и переводят радиолокационную станцию в режим обнаружения. Если траектория нападающего снаряда попадает в контур защищаемого объекта, то выбирают нужный боеприпас и выдают команду на его отстрел.

Недостатком данного способа формирования команды на пуск защитного боеприпаса является то, что в режиме измерения прекращается обнаружение новых целей, в результате чего могут быть пропущены атакующие боеприпасы, последовательно запускаемые с небольшим интервалом времени. Кроме того, в режиме измерения может сопровождаться только одна цель, и при одновременной атаке двух и более направлений, атакующие боеприпасы могут быть пропущены. Также в этом способе отсутствует оценка опасности атакующего боеприпаса в зависимости от его типа и возможность запрета выдачи команды на отстрел защитного боеприпаса, если тип атакующего боеприпаса является не опасным.

Техническим результатом способа формирования команды на пуск защитного боеприпаса является возможность поражения атакующих боеприпасов при их групповом применении, снижение вероятности ложного пуска защитного боеприпаса, а также повышение эффективности противодействия атакующим боеприпасам, предназначенным для поражения объектов, оснащенных комплексами активной защиты.

Технический результат достигается применением в качестве антенны фазированной антенной решетки с электрическим сканированием диаграммы направленности, совмещения в РЛС режимов работы - обнаружения и автоматического сопровождения целей, обеспечения в РЛС распознавания типа цели.

В способе формирования команды на пуск защитного боеприпаса с помощью РЛС производят обзор пространства и обнаружение цели, осуществляют автоматическое сопровождение цели, обеспечивают точное измерение координат цели и рассчитывают прогнозируемую траекторию цели, при попадании прогнозируемой траектории цели в контур защищаемого объекта производят вычисление момента пуска защитного боеприпаса, в зависимости от направления подхода цели выбирают защитный боеприпас, при этом используют в РЛС в качестве антенны фазированную антенную решетку (ФАР) с электрическим сканированием диаграммы направленности, совмещают обзор пространства и обнаружение целей с автоматическим сопровождением целей, функционирование РЛС осуществляют с временным разделением канальных интервалов обзора и сопровождения, чередуя канальные интервалы обзора с канальными интервалами сопровождения, при этом в канальных интервалах сопровождения осуществляют наведение диаграммы направленности ФАР поочередно на сопровождаемые цели, производят распознавание и определение типов целей, если тип цели является опасным, то в расчетный момент времени выдают команду на пуск выбранного защитного боеприпаса, иначе пуск защитного боеприпаса запрещают.

В дополнение к способу формирования команды на пуск защитного боеприпаса выбирают тип защитного боеприпаса в зависимости от типа цели, формирования команды на пуск защитного боеприпаса.

Доказательства возможности осуществления способа формирования команды на пуск защитного боеприпаса приводятся ниже на конкретном примере РЛС формирования команды на пуск защитного боеприпаса. Этот характерный пример использования способа формирования команды на пуск защитного боеприпаса в конкретной РЛС ни в коей мере не ограничивает его объем правовой защиты. В этом примере дана лишь конкретная иллюстрация предлагаемого осуществления способа формирования команды на пуск защитного боеприпаса в РЛС формирования команды на пуск защитного боеприпаса.

На фиг.1 изображена структурная схема радиолокационной станции формирования команды на пуск защитного боеприпаса.

РЛС формирования команды на пуск защитного боеприпаса содержит фазированную антенную решетку 1, являющуюся угловым дискриминатором суммарно-разностной моноимпульсной системы [Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация, - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1984.], в состав которой входят излучатели 2, к которым подключены управляемые фазовращатели 3, выходы которых подключены к диаграммообразующей системе 4, суммарный выход и выходы разностного сигнала азимута и разностного сигнала угла места диаграммообразующей системы 4 подключены к первому, второму и третьему входам приемника 6. Выход приемника 6 подключен к первому входу процессора 7, ко второму входу процессора 7 подключена навигационная система 9, к первому выходу процессора 7 подключен передатчик 5, выход передатчика 5 подключен к входу зондирующего сигнала диаграммообразующей системы 4, второй выход процессора 7 является выходом команды на пуск защитного боеприпаса, третий выход процессора 7 является выходом команды на выбор защитного боеприпаса в зависимости от направления подхода и типа атакующего боеприпаса. В состав процессора 6 входит таймер 8.

Работает РЛС формирования команды на пуск защитного боеприпаса следующим образом.

Процессор 7 управляет фазированной антенной решеткой 1 в состав которой входят излучатели 2, к которым подключены управляемые фазовращатели 3, таким образом, чтобы осуществить последовательный обзор направлений обнаружения в объеме воздушного пространства. При этом объем обозреваемого пространства находится в секторе электрического сканирования диаграммы направленности ФАР 1, типичный размер этого сектора ±45° по азимуту и углу места.

Для совмещения обзора пространства и обнаружения целей с автоматическим сопровождением целей функционирование РЛС осуществляют с временным разделением канальных интервалов обзора и сопровождения, причем канальные интервалы обзора чередуются с канальными интервалами сопровождения таким образом, чтобы обеспечить обзор пространства и автоматическое сопровождение целей [Д.А. Этингтон, П. Дж. Карилас, Дж. Д. Райт "Многофункциональные вращающиеся РЛС с электронным сканированием для обзора воздушного пространства", ТИИЭР, том. 73, №2, февраль, 1985, "Мир", Москва].

В качестве примера примем длительность канального интервала равной 1 мс, ширину диаграммы направленности ФАР 1 по половинной мощности по азимуту 6°, по углу места 12°. Обзор пространства осуществляется в секторе 90° по азимуту и 12° по углу места. Для обзора пространства луч ФАР 1 последовательно направляется в 15 угловых направлений, для обзора всего сектора требуется 15 канальных интервалов. Для обеспечения совмещенного обзора пространства и обнаружения целей нечетные канальные интервалы используются для обнаружения целей, а четные для сопровождения обнаруженных целей. Исходя из длительности канального интервала 1 мс, период обзора в режиме обнаружения составит 30 мс, период обращения к цели при сопровождении одной цели составит 2 мс, в случае сопровождения двух целей - 4 мс, трех - 6 мс.

В каждом канальном интервале по команде процессора 7 передатчик 5 формирует пачку зондирующих импульсных сигналов, которые излучаются ФАР 1 в определенном направлении зоны обнаружения или в направлении на сопровождаемую цель. Сигналы, отраженные от объектов, принимаются излучателями 2 ФАР 1, через фазовращатели 3 поступают на диаграммообразующую систему 4, на выходе которой формируются суммарный сигнал и два разностных канала суммарно-разностной амплитудной моноимпульсной системы - канала азимута и канала угла места. Эти сигналы поступают на приемник 6, где происходит их усиление, фильтрация, преобразование по частоте и аналого-цифровое преобразование, после чего сигналы поступают в процессор 7.

В процессоре 7 происходит первичная обработка радиолокационных сигналов:

- согласованная фильтрация сигналов от каждого зондирующего импульса;

- когерентное накопление сигналов, полученных от пачки зондирующих импульсов, с определением доплеровской частоты и селекция движущихся целей;

- пороговая обработка сигналов с выделением отметок от целей на фоне

шума;

- определение амплитуды сигнала и координат первичных отметок (азимута, угла места, дальности, радиальной доплеровской скорости).

Причем, для измерения азимута и угла места используются угловые координаты диаграммы направленности ФАР 1, направленной на очередное направление, и измеренные моноимпульсным методом угловые координаты отметки от цели внутри диаграммы направленности ФАР 1, что позволяет повысить точность измерения координат целей.

Дальность до цели определяется по временной задержке отраженного импульсного сигнала относительно зондирующего импульса. Определение временной задержки сигналов производится в процессоре 7 с использованием встроенного таймера 8.

Когерентное накопление сигнала от пачки зондирующих импульсов осуществляется быстрым преобразованием Фурье (БПФ) сигналов в каждом элементе разрешения по дальности. Полученные спектры используются для селекции движущихся целей и для определения доплеровской радиальной скорости цели.

С использованием данных от первичных отметок от целей в процессоре 7 производится вторичная обработка радиолокационных сигналов:

- завязка трасс и трассовое сопровождение целей;

- фильтрация координат и предсказание траекторий движения целей;

- распознавание типа целей.

Завязка трасс и трассовое сопровождение целей осуществляется с использованием порядка и времени обнаружения первичных отметок в направлениях обнаружения, а также данных об угловом положении и угловых скоростях поворота РЛС, поступающих в процессор из навигационной системы 9, в том числе при движении носителя РЛС. Также данные навигационной системы 9 используются при управлении положением диаграммы направленности фазированной антенной решетки 1 для стабилизации направлений обнаружения в объеме воздушного пространства.

Предсказание траекторий движения целей может быть осуществлено при помощи фильтрации координат первичных отметок и экстраполяции фазовых координат цели с использованием, например, фильтра Калмана [Фарина А., Студер Ф. Цифровая обработка радиолокационной информации. - М.: Радио и связь, 1993]. Так же в процессоре производится распознавание типа цели, например, на основе оценки ЭПР (по зависимости амплитуды сигнала от дальности), скорости, ускорения и других траекторных параметров [Небабин В.Г., Сергеев В.В. Методы и техника радиолокационного распознавания. - М.: Радио и связь, 1984]. Распознавание может осуществляться, например, по следующим типам целей: 1) пули и снаряды с калибром менее 30 мм, 2) снаряды с калибром не менее 30 мм, 3) подкалиберные высокоскоростные снаряды, 4) гранаты, 5) противотанковые управляемые реактивные снаряды, 6) тип не определен. Опасными признаются, например, цели с типами 2, 3, 4, 5.

Режимы обзора пространства и автоматического сопровождения целей совмещается в процессоре программно с использованием временного разделения канальных интервалов обзора и сопровождения.

Для каждой из сопровождаемых целей на основе предсказанной траектории движения цели (атакующего боеприпаса) и ее скорости приближения к защищаемому объекту в процессоре 7 рассчитывается промах атакующего боеприпаса относительно защищаемого объекта, рассчитывается время выдачи команды на пуск и команды на подрыв защитного боеприпаса, осуществляется выбор защитного боеприпаса в зависимости от направления подхода атакующего боеприпаса к защищаемому объекту (если каждый из защитных боеприпасов направлен в свой сектор ответственности). В процессоре 7 производится оценка опасности цели с учетом типа цели и возможного промаха относительно защищаемого объекта. Если цель признается опасной, то при достижении расчетного момента времени выдаются команды на пуск выбранного защитного боеприпаса. Если тип цели является не опасным, пуск защитного боеприпаса запрещается.

Дополнительно перед выдачей команды на пуск выбирают не только защитный боеприпас в зависимости от направления подлета цели, но и тип защитного боеприпаса в зависимости от типа атакующего боеприпаса (например, для типов цели 2, 4, 5 используются защитные боеприпасы осколочного, а для типа цели 3 - фугасного типа). При этом в каждом угловом секторе ответственности предварительно устанавливают, например, по два защитных боеприпаса разного типа.

Совмещение режима обзора пространства и обнаружения целей и режима автоматического сопровождения целей, что достигается применением в качестве антенны РЛС фазированной антенной решетки с электрическим сканированием диаграммы направленности и временного разделения канальных интервалов обзора и сопровождения, приводит к техническому результату: возможности поражения атакующих боеприпасов при их групповом применении.

Использование для определения опасности атакующего боеприпаса распознавания типа цели приводит к техническому результату: снижению вероятности ложного пуска защитного боеприпаса.

Выбор типа боеприпаса в зависимости от типа цели приводит к техническому результату: повышение эффективности поражения атакующего боеприпаса.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано при создании комплексов активной защиты объектов, в том числе транспортных средств, вертолетов, самолетов. Техническим результатом является возможность поражения атакующих боеприпасов при их групповом применении, снижение вероятности ложного пуска защитного боеприпаса, а также повышение эффективности поражения атакующего боеприпаса. В заявленном способе с помощью РЛС производят обзор пространства и обнаружение цели, осуществляют автоматическое сопровождение цели, обеспечивают точное измерение координат цели и рассчитывают прогнозируемую траекторию цели, при попадании прогнозируемой траектории цели в контур защищаемого объекта производят вычисление момента пуска защитного боеприпаса, в зависимости от направления подхода цели выбирают защитный боеприпас. В качестве антенны в РЛС используют фазированную антенную решетку (ФАР) с электрическим сканированием диаграммы направленности. Совмещают обзор пространства и обнаружение целей с автоматическим сопровождением целей. Функционирование РЛС осуществляют с временным разделением канальных интервалов обзора и сопровождения, чередуя канальные интервалы обзора с канальными интервалами сопровождения, при этом в канальных интервалах сопровождения осуществляют наведение диаграммы направленности ФАР поочередно на сопровождаемые цели, производят распознавание и определение типов целей. Если тип цели является опасным, то в расчетный момент времени выдают команду на пуск выбранного защитного боеприпаса, иначе пуск защитного боеприпаса запрещают, дополнительно выбирают тип защитного боеприпаса в зависимости от типа цели. 1 ил.

Способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса в комплексе активной защиты объектов, основанный на применении радиолокационной системы, в котором с помощью РЛС производят обзор пространства и обнаружение цели, осуществляют автоматическое сопровождение цели, обеспечивают точное измерение координат цели и рассчитывают прогнозируемую траекторию цели, при попадании прогнозируемой траектории цели в контур защищаемого объекта производят вычисление момента пуска защитного боеприпаса, в зависимости от направления подхода цели выбирают защитный боеприпас, отличающийся тем, что в РЛС в качестве антенны используют фазированную антенную решетку с электрическим сканированием диаграммы направленности, совмещают обзор пространства и обнаружение целей с автоматическим сопровождением целей, функционирование РЛС осуществляют с временным разделением канальных интервалов обзора и сопровождения, чередуя канальные интервалы обзора с канальными интервалами сопровождения, при этом в канальных интервалах сопровождения осуществляют наведение диаграммы направленности ФАР поочередно на сопровождаемые цели, производят распознавание и определение типов целей, если тип цели является опасным, то в расчетный момент времени выдают команду на пуск выбранного защитного боеприпаса, иначе пуск защитного боеприпаса запрещают, при этом тип защитного боеприпаса выбирают в зависимости от типа цели.