Устройство измерения показателя преломления атмосферы Российский патент 2023 года по МПК G01W1/04 G01W1/06 

Изобретение относится к радиолокации (радиотехнике) и предназначено для определения показателя преломления атмосферы по траектории распространения радиоволн.

Информация о значениях показателя преломления атмосферы позволяет прогнозировать ожидаемые и требуемые дальности действия корабельных радиолокационных средств в интересах формирования системы наблюдения за окружающей радиоэлектронной обстановкой.

Известно устройство, предназначенное для регистрации параметров окружающей среды (атмосферного давления, температуры и влажности воздуха, направления и силы ветра) до высот 20-30 км и автоматизированного расчета градиента показателя преломления среды с высотой в интересах радиолокации и передачи полученных результатов на наземный (корабельный) пункт управления. (Патент №167931 Российская Федерация, МПК G01W 1/08, G01W 1/04, B64D 17/34. Парашютный измеритель параметров среды в интересах радиолокации, авторы/ Фатыхов P.M., Крючков А.Н., Юрченко Е.Н. и др. Патентообладатели: Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования «Тихоокеанское высшее военно-морское училище имени С.О. Макарова» Министерства обороны Российской Федерации (г.Владивосток), Фатыхов Раис Мухаматнурович. Заявл. 04.07.2016; опубл. 12.01.2017; бюл. №2.

Недостатком устройства является то, что оно ограничено по времени нахождения в воздухе, и не может охватывать всю зону наблюдения радиолокационных средств корабля.

Известно устройство, предназначенное для регистрации параметров окружающей среды (атмосферного давления, температуры и влажности воздуха, направления и силы ветра), автоматизированного расчета градиента показателя преломления среды с высотой в интересах радиолокации и передачи полученных результатов на корабельный или наземный пункт управления радиозондом. (Патент №200288 Российская Федерация, МПК G01W 1/08, G01W 1/04, B64D 17/34. Радиозонд многоразового использования, автор/ Фатыхов P.M. Патентообладатель: Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования «Тихоокеанское высшее военно-морское училище имени СО. Макарова» Министерства обороны Российской Федерации (г. Владивосток). Заявл. 30.06.2020; опубл. 15.10.2020; бюл. №29)

Основным недостатком устройства является то, что измерения параметров атмосферы производятся только в вертикальной плоскости.

В настоящее время на кораблях Военно-морского флота Российской Федерации для измерения метеорологических параметров атмосферы применяются автоматизированные гидрометеорологические станции. На основе измеренных данных рассчитывается показатель преломления атмосферы. Для этих расчетов применяются методики и программы, реализованные в информационно-управляющих системах корабля.

У рассмотренных и существующих средств измерения параметров среды имеются следующие недостатки:

1. Привлечение специализированных приборов измерения и средств их доставки в район, где необходимо произвести измерения показателя преломления атмосферы.

2. Применяемые средства измерения ограничены по времени и не могут произвести измерения показателя преломления атмосферы по траектории распространения радиоволн в зоне обзора радиолокационных средств.

Для измерения показателя преломления атмосферы по траектории распространения радиоволн в интересах радиолокации могут использоваться радиолокационные станции.

Большинство радиолокационных станций используют импульсный метод освещения обстановки. Импульсные радиолокационные станции с установленной периодичностью излучают и принимают отраженные от неоднородностей среды и объектов импульсы высокочастотных колебаний.

Известно устройство, реализующее импульсный метод обзора воздушного пространства в пределах зоны обзора в виде импульсной радиолокационной станции, принятый за прототип [A.M. Байрашевский, Н.Т. Ничипоренко. Судовые радиолокационные системы. М.: Транспорт, 1973. - 352 с.].

Радиолокационная станция состоит из синхронизатора, последовательно соединенных с ним модулятора, генератора сверхвысокой частоты, антенного переключателя, антенно-фидерного устройства, включающего в себя остронаправленную антенну и волноводную линию, приемника, индикатора. Основными недостатками прототипа являются:

- отсутствие возможности измерения показателя преломления атмосферы, которое влияет на траекторию распространения радиоволн и точность определения координат объектов;

- отсутствие возможности расчета траектории распространения радиоволн, что не позволяет правильно выбрать углы наклона излучения радиолокационной станции для достижения максимальной дальности действия.

На устранение указанных недостатков направлено новое техническое решение Устройство измерения показателя преломления атмосферы. Основными задачами которого являются:

- вычисление значения показателя преломления атмосферы по траектории распространения сигнала непосредственно на используемой РЛС;

- автоматизация процесса оценки радиолокационной наблюдаемости;

- корректура измеренных координат объектов с учетом показателя преломления атмосферы.

Реализация указанной технической задачи предлагаемого изобретения позволяет достигнуть следующий технический результат:

- повышение тактических характеристик радиолокационных средств в интересах освещения обстановки на основе измерения показателя преломления атмосферы по траектории распространения радиоволн при обнаружении воздушных и надводных объектов.

Указанный технический результат достигается тем, что разработано новое устройство измерения показателя преломления атмосферы, содержащее синхронизатор, последовательно соединенные с ним модулятор, генератор сверхвысокой частоты, антенный переключатель, антенно-фидерное устройство, состоящее из остронаправленной антенны и волноводной линии, приемник, индикатор.

Принципиальным отличием от прототипа является то, что в состав устройства дополнительно введен измеритель показателя преломления атмосферы, включающий в себя первый квадратурный измеритель фазы, второй квадратурный измеритель фазы и вычислитель показателя преломления. Вход первого квадратурного измерителя фазы соединен со вторым выходом генератора СВЧ, а выход с первым входом вычислителя показателя преломления; вход второго квадратурного измерителя фазы соединен со вторым выходом приемника, а выход соединен со вторым входом вычислителя показателя преломления, выход которого соединен со входом индикатора.

Применение этого устройства позволяет оперативно, с включением радиолокационной станции на излучение, произвести измерение показателя преломления атмосферы.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Фигура 1. Устройство измерения показателя преломления атмосферы. Функциональная схема.

На фигуре 1 представлена функциональная схема устройства измерения показателя преломления атмосферы, включающая:

1. Синхронизатор.

2. Модулятор.

3. Генератор сверхвысокой частоты (Генератор СВЧ).

4. Антенный переключатель.

5. Антенно-фидерное устройство (АФУ), состоящее из остронаправленной антенны и волноводной линии.

6. Приемник.

7. Индикатор.

8. Измеритель показателя преломления атмосферы:

8.1. Первый квадратурный измеритель фазы;

8.2. Второй квадратурный измеритель фазы;

8.3. Вычислитель показателя преломления;

В функциональной схеме синхронизатор, модулятор, генератор СВЧ, приемник, индикатор, первый квадратурный измеритель фазы, второй квадратурный измеритель фазы, вычислитель показателя преломления на фигуре 1 соединены между собой электрическими линиями связи.

Генератор СВЧ, антенный переключатель, АФУ, состоящее из остронаправленной антенны и волноводной линии на фигуре 1 соединены между собой волноводными линиями связи.

Первый выход синхронизатора 1 соединен с входом модулятора 2.

Второй выход синхронизатора 1 соединен с первым входом индикатора 7.

Третий выход синхронизатора 1 соединен с первым входом приемника 6.

Выход модулятора 2 соединен с входом генератора сверхвысокой частоты 3.

Первый выход генератора сверхвысокой частоты 3 соединен с первым входом антенного переключателя 4.

Второй выход генератора сверхвысокой частоты 3 соединен с первым входом первого квадратурного измерителя фазы 8.2, выход которого соединен с первым входом вычислителя показателя преломления 8.1, выход которого соединен со вторым входом индикатора 7.

Первый выход антенного переключателя 4 соединен со входом антенно-фидерного устройства 5, состоящего из остронаправленной антенны и волноводной линии, выход которого соединен со вторым входом антенного переключателя 4.

Второй выход антенного переключателя 4 соединен со вторым входом приемника 6.

Первый выход приемника 6 соединен с третьим входом индикатора 7.

Второй выход приемника 6 соединен со вторым квадратурным измерителем фазы 8.3, выход которого соединен со вторым входом вычислителя показателя преломления 8.1.

Устройство измерения показателя преломления атмосферы работает следующим образом

С включением радиолокационной станции синхронизатор вырабатывает запускающие импульсы, управляющие и координирующие по времени работу остальных элементов устройства. Под действием запускающих импульсов модулятор 2 вырабатывает импульсы, соответствующие выбранной шкале дальности радиолокационной станции. Импульсы с модулятора 2 запускают генератор сверхвысокой частоты (СВЧ) 3, создающий мощные радиоимпульсы сверхвысокой частоты, которые через антенный переключатель 4, антенно-фидерное устройство 5 излучаются в окружающееся пространство. А также с генератора СВЧ 3 подаются импульсы в первый квадратурный измеритель фазы 8.2 для измерения начальной фазы излучаемого сигнала.

Отраженные сигналы принимаются антенной АФУ 5 и через антенный переключатель 4 поступают для обработки в приемник 6.

Сигналы в приемнике 6 преобразуются в видеосигналы и подаются в индикатор 7. С приемника 6 на второй квадратурный измеритель фазы 8.3 поступает отраженный сигнал для измерения фазы.

Измеренные значения фаз сигналов с первого и второго квадратурного измерителя фазы поступают на вычислитель показателя преломления 8.1.

Значения показателя преломления поступают для дальнейшего применения в индикатор 7.

Таким образом, предложенное устройство для измерения показателя преломления атмосферы позволяет:

- вычислить значение показателя преломления атмосферы по траектории распространения сигнала непосредственно на используемой РЛС;

- автоматизировать процесс оценки радиолокационной наблюдаемости;

- корректировать измеренные координаты объектов с учетом показателя преломления атмосферы.

Информация о значениях показателя преломления атмосферы позволяет прогнозировать ожидаемые и требуемые дальности действия корабельных радиолокационных средств в интересах освещения обстановки, ведения радиоэлектронной борьбы и применения высокоточного оружия.

Таким образом, технический результат данного изобретения заключается в создании нового устройства, учитывающего влияние параметров атмосферы на условия распространения радиоволн, что позволяет повысить тактические характеристики радиолокационных средств в интересах освещения обстановки на основе измерения показателя преломления атмосферы по траектории распространения радиоволн.

Заявленное устройство промышленно применимо, так как при его изготовлении могут быть использованы широко распространенные устройства и компоненты.

Изобретение относится к области радиолокации и служит для определения показателя преломления атмосферы по траектории распространения радиоволн. Технический результат - повышение тактических характеристик радиолокационных средств за счет учета влияния параметров атмосферы на условия распространения радиоволн. Результат достигается тем, что предложено устройство для измерения показателя преломления атмосферы, содержащее синхронизатор, последовательно соединенные с ним модулятор, генератор сверхвысокой частоты, антенный переключатель, антенно-фидерное устройство, состоящее из остронаправленной антенны и волноводной линии, приемник, индикатор, отличающееся тем, что в его состав дополнительно введен измеритель показателя преломления атмосферы, включающий в себя первый квадратурный измеритель фазы, второй квадратурный измеритель фазы и вычислитель показателя преломления; вход первого квадратурного измерителя фазы соединен со вторым выходом генератора СВЧ, а выход - с первым входом вычислителя показателя преломления; вход второго квадратурного измерителя фазы соединен со вторым выходом приемника, а выход соединен со вторым входом вычислителя показателя преломления, выход которого соединен со входом индикатора. 1 ил.

Устройство для измерения показателя преломления атмосферы, содержащее синхронизатор, последовательно соединенные с ним модулятор, генератор сверхвысокой частоты, антенный переключатель, антенно-фидерное устройство, состоящее из остронаправленной антенны и волноводной линии, приемник, индикатор, отличающееся тем, что в его состав дополнительно введен измеритель показателя преломления атмосферы, включающий в себя первый квадратурный измеритель фазы, второй квадратурный измеритель фазы и вычислитель показателя преломления; вход первого квадратурного измерителя фазы соединен со вторым выходом генератора СВЧ, а выход - с первым входом вычислителя показателя преломления; вход второго квадратурного измерителя фазы соединен со вторым выходом приемника, а выход соединен со вторым входом вычислителя показателя преломления, выход которого соединен со входом индикатора.