СПОСОБ РАБОТЫ АЭРОДРОМНОГО ВТОРИЧНОГО МОНОИМПУЛЬСНОГО РАДИОЛОКАТОРА Российский патент 2025 года по МПК G01S13/74 G01S13/44 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в многофункциональных аэродромных радиолокаторах и в системах управления воздушным движением.

Из уровня техники известен способ работы радиолокатора, раскрытый в патенте RU 2546999 C1, опубл. 2015.04.10. Согласно данному решению, модулятор формирует зондирующие сигналы с несущей частотой fнес, заданной синтезатором и в соответствии с сигналами управления от блока управления и первичной обработки. Синтезатор имеет возможность перестройки fнес. Современная элементная база позволяет создать модулятор, формирующий разнообразные зондирующие сигналы: одиночный радиоимпульс длительностью от 2 наносекунды и более, пачку фазокодоманипулированных (ФКМ) радиоимпульсов с любой скважностью, импульсы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), импульсно-допплеровские сигналы и др. Сформированный модулятором сигнал поступает на вход делителя сигналов между подрешетками и, через делители сигналов в каждой подрешетке, на входы всех ППМ. В каждом ППМ, в зависимости от его местоположения в АФАР, аттенюаторами и фазовращателями зондирующему сигналу задается требуемая амплитуда и фаза по излучателям линейной антенной решетки, и соответственно по всему антенному полотну АФАР. Переключатели при излучении сигнала в пространство установлены так, чтобы проникающий в приемный тракт сигнал попадал в нагрузку. Отраженный от объекта и принятый АФАР сигнал в каждой подрешетке после всех ППМ суммируется в сумматоре и поступает на приемные блоки. При этом в каждом ППМ, в зависимости от его местоположения в АФАР, аттенюаторами и фазовращателями принятому сигналу задается требуемая амплитуда и фаза по излучателям линейной антенной решетки, и соответственно по всему антенному полотну АФАР. Переключатели при приеме сигнала установлены так, чтобы поступающий в приемный тракт сигнал проходил через ППМ. В приемных блоках принятый каждой подрешеткой сигнал на fнес преобразуется в сигнал на промежуточной частоте fпp и поступает на БУПОС, где оцифровывается с тактовой частотой.

Наиболее близким по технической сути заявленному изобретению является способ работы аэродромного вторичного моноимпульсного радиолокатора, работающего в режимах RBS и S, раскрытый отчете «Этап определения проекта SESAR Отчет D3: Целевая концепция ОрВД DLM-0612-001-02-00 SESAR Consortium 2007». Согласно данному решению, на вход ответчика поступают коды запроса. Вид запросной информации закодирован во временных интервалах между импульсами запросных посылок. Передача запросных посылок осуществляется с помощью направленной антенны, вращающейся в горизонтальной плоскости. Таким образом, воздушные судна, находящиеся в зоне действия системы под разными азимутами, облучаются последовательно в разные моменты времени. В течение времени пока самолет находится в пределах ширины главного лепестка диаграммы направленности, на вход бортового ответчика поступает несколько десятков запросных сигналов. Запросный код формируется в шифраторе RBS, здесь же формируется импульс подавления, и вся эта зондирующая комбинация модулирует передатчик и поступает в антенну. Антенна обеспечивает формирование диаграммы направленности по запросу основного канала и диаграммы направленности антенны подавления. Ответная информация принимается антенной и поступает на соответствующие входы приемных устройств, в которых осуществляется прием, усиление, детектирование и подавление сигналов боковых лепестков по каналу ответа. Для этого каждое приемное устройство выполнено двухканальным с суммарно-разностными входами. В режиме RBS сигналы ответа содержат координатные и информационные импульсы. В ответ на запрос кодом А передается код опознавания воздушного судна, обозначение которого состоит из четырех цифр от 0 до 7 включительно. Кодирование каждой цифры кода опознавания производится тремя разрядами информационного кода. Характерным признаком общего запроса по сравнению с обычным в существующей системе вторичного радиолокатора является наличие дополнительного импульса Р4 длительностью 1,6 мкс в режиме общего вызова RBS и S. При наличии этих импульсов адресные ответчики формируют адресный ответ. При их отсутствии адресный ответчик работает как обычный ответчик. Сигналы адресного ответа дискретно-адресных вторичных радиолокаторов состоят из четырёхимпульсной преамбулы, сопровождаемой последовательностью импульсов, которые содержат 56 или 112 битов информации. Двоичные данные передаются со скоростью 1Мбит/с, причём интервал 1мкс соответствует каждому биту. Такая скорость передачи данных по каналу «борт-земля» позволяет генерировать ответные импульсы в режимах RBS/УВД и S одним передатчиком. Если значение бита равно единице, то импульс длительностью 0,5 мкс передаётся в первой половине интервала, если нулю, то – во второй. Режим RBS - международный режим работы системы вторичной радиолокации, работает на частотах 1030 МГц (запрос с радиолокатора) и 1090 МГц (ответ с воздушного судна).

Недостатком указанного способа работы аэродромного вторичного моноимпульсного радиолокатора является его ограниченная дальность действия.

Технической задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в увеличении максимально возможной дальности аэродромного вторичного моноимпульсного радиолокатора, работающего в режимах RBS и S.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что способ работы аэродромного вторичного моноимпульсного радиолокатора, работающего в режимах RBS и S, включает следующие этапы: периодически отправляют запросы A, C и S, где A - это запрос бортового номера, C - запрос высоты, S - запрос общего вызова режима S, при этом запросы имеют чередование A, C, S; принимают ответы на запросы, причем ответы на запрос A декодируют как на интервале запроса A, так и на интервале запроса C определением дальности от запроса A; ответы на запрос C декодируют как на интервале запроса C, так и на интервале запроса S определением дальности от запроса C; ответы на запрос общего вызова режима S декодируют как на интервале запроса S, так и на интервале запроса A определением дальности от запроса S.

Раскрытие сущности изобретения

Способ работы аэродромного вторичного моноимпульсного радиолокатора (АСМР), работающего в режимах RBS и S, включает в себя следующие этапы:

Отправка запросов A, C и S:

Запрос A: Это запрос бортового номера самолета. Посылается с целью получить идентификатор воздушного судна.

Запрос C: Это запрос высоты. Посылается с целью узнать текущую высоту полета самолета.

Запрос S: Это запрос общего вызова в режиме S. Используется для обнаружения воздушных судов, ответчики которых поддерживают режим S.

Запросы отправляются с чередованием A, C, S, чтобы обеспечить последовательное получение различных видов информации от воздушного судна.

Прием ответов на запросы

Ответ на запрос A: Принимается и декодируется как на интервале запроса A, так и на интервале запроса C. Это значит, что если воздушное судно отвечает на запрос A, радиолокатор может принимать этот ответ в оба временных окна (интервалов) - в момент, когда послан запрос A, и в момент, когда послан запрос C.

Определение дальности осуществляется от момента посылки запроса A.

Ответ на запрос C: Принимается и декодируется как на интервале запроса C, так и на интервале запроса S. То есть ответ на запрос C может быть принят в оба временных окна - в момент посылки запроса C и в момент посылки запроса S.

Определение дальности осуществляется от момента посылки запроса C.

Ответ на запрос общего вызова режима S: Принимается и декодируется как на интервале запроса S, так и на интервале запроса A. То есть ответ на запрос S может быть принят в оба временных окна - в момент посылки запроса S и в момент посылки запроса A.

Определение дальности осуществляется от момента посылки запроса S.

Особенности режимов RBS и S

Режим RBS (Secondary Surveillance Radar Mode 3/A, часто просто Mode A/C). В этом режиме запросы A и C используются для получения информации о бортовом номере (Mode A) и высоте (Mode C) воздушного судна.

Режим S. Для перехода на этот режим обмена используется запрос общего вызова режима S. Если ответчик воздушного судна подтверждает свою возможность работать в режиме S, то радиолокатор переходит на обмен с этим судном в режиме S; ответчик же, по команде радиолокатора, перестает отвечать на запросы режимов RBS.

Этот режим позволяет более точную и детализированную связь между радиолокатором и самолетом. Запрос S предназначен для получения информации по широкому диапазону параметров самолета, включая идентификацию, высоту, параметры полета и другие данные.

Период вращения антенны аэродромного радиолокатора должен обеспечивать высокий темп обновления радиолокационной информации, что связано с обслуживанием ответчиков летательных аппаратов с небольшими дальностями и, следовательно, их быстрым перемещениям в угловых координатах. Исходя из этого требования, период вращения выбирается равным от 4 до 5 секунд. При таком периоде время нахождения ответчика в рабочей области диаграммы направленности антенны уменьшается и для обеспечения требуемой вероятности обнаружения необходимо увеличивать частоту запросов в режиме RBS до максимально допустимой ИКАО.

В радиолокаторе, работающем в режимах RBS и S, формируется диаграмма запросов, в которой периодически чередуются запросы режимов А, С и запрос общего вызова S.

Диаграмма запросов радиолокатора представляет периодическое чередование трех видов запросов: A, C, S, A, C, S, A, C, S и т.д., где A - запрос бортового номера, C - запрос высоты, S - запрос общего вызова режима S.

Рассчитаем период одного такого интервала.

Максимальная частота повторения запросов RBS, согласно ИКАО, не должна превышать 450 запросов в секунду. С учетом запросов S, частота запросов составит 675 запросов в секунду. Что соответствует временному интервалу 1,48 мс. И, следовательно, максимальной ожидаемой дальности 215 км. Что позволяет выполнить требования сертификационного базиса для аэродромных локаторов.

Потенциал современного вторичного моноимпульсного радиолокатора позволяет увеличить временной интервал ожидания ответов до 2,2 мс, что приведет к увеличению дальности до 320 км. Однако это не позволяет обеспечить максимальную дальность для трассовых эшелонов.

Задачей заявленного изобретения является максимальное увеличение зоны действия аэродромного радиолокатора.

При этом в частоту запросов вводят вобуляцию периодов с тем, чтобы при формировании пакета ответов не получить отметку от запросов другого радиолокатора. При обработке пачки ответов, полученных в диаграмме антенны для каждого типа запроса, формируется суммарная отметка с учетом закона вобуляции.

Частота запросов ограничивает дальность действия радиолокатора, хотя потенциал радиолокатора позволяет обслуживать зону вплоть до линии горизонта.

В известных реализациях радиолокаторов на интервале запроса A декодируются ответы бортов на этот тип запроса. Аналогично, на интервале запроса C декодируются ответы бортов на этот тип запроса. Аналогично, на интервале запроса общего вызова режима S декодируются ответы бортов на этот тип запроса. Дальнейшая обработка пакетов позволяет получить наибольшую дальность, определяемую периодом зондирования.

Так как коды ответов на запросы A и C могут быть одинаковыми, то возможно на интервале запроса C декодирование ответа на запрос типа C как ответа на запрос типа A и наоборот. Эта проблема неоднозначности решается при обработке пакетов ответов с учетом вобуляции, так как законы вобуляции запросов A и C различны. В пакет попадут ответы только одного ответчика.

Таким образом, максимальная дальность вдвое превышает дальность при стандартной обработке и составляет 640 км. Фактическая максимальная дальность будет определяться высотой установки антенны, высотой полета и линией горизонта.

В результате, получается максимально возможная дальность при относительно высокой частоте запросов без потери качественных характеристик радиолокатора.

Изобретение было реализовано в аэропорту города Махачкалы.

Испытания вторичного моноимпульсного радиолокатора МВРЛ 2700 подтвердили расчетные данные. Так, реализация настоящего способа работы радиолокатора показала максимальную дальность 430 км, зафиксированную в протоколе приемочных испытаний.

Таким образом, за счет того, что способ работы аэродромного вторичного моноимпульсного радиолокатора, работающего в режимах RBS и S, включает такие этапы как: периодически отправляют запросы A, C и S, где A - это запрос бортового номера, C - запрос высоты, S - запрос общего вызова режима S, при этом запросы имеют чередование A, C, S; принимают ответы на запросы, причем: ответы на запрос A декодируют как на интервале запроса A, так и на интервале запроса C определением дальности от запроса A; ответы на запрос C декодируют как на интервале запроса C, так и на интервале запроса S определением дальности от запроса C; ответы на запрос общего вызова режима S декодируют как на интервале запроса S, так и на интервале запроса A определением дальности от запроса S, обеспечивается увеличение максимально возможной дальности аэродромного вторичного моноимпульсного радиолокатора, работающего в режимах RBS и S.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в многофункциональных аэродромных радиолокаторах и в системах управления воздушным движением. Техническим результатом является увеличение дальности аэродромного вторичного моноимпульсного радиолокатора, работающего в режимах RBS и S. Упомянутый технический результат достигается тем, что с помощью аэродромного вторичного моноимпульсного радиолокатора, работающего в режимах RBS и S, периодически отправляют запросы A, C и S, при этом запросы имеют чередование A, C, S; принимают ответы на запросы, причем ответы на запрос A декодируют как на интервале запроса A, так и на интервале запроса C определением дальности от запроса A; ответы на запрос C декодируют как на интервале запроса C, так и на интервале запроса S определением дальности от запроса C, ответы на запрос общего вызова режима S декодируют как на интервале запроса S, так и на интервале запроса A определением дальности от запроса S.

Способ работы аэродромного вторичного моноимпульсного радиолокатора, работающего в режимах RBS и S, включающий следующие этапы:

периодически отправляют запросы A, C и S,

где A - это запрос бортового номера,

C - запрос высоты,

S - запрос общего вызова режима S, при этом запросы имеют чередование A, C, S;

принимают ответы на запросы, причем:

- ответы на запрос A декодируют как на интервале запроса A, так и на интервале запроса C определением дальности от запроса A;

- ответы на запрос C декодируют как на интервале запроса C, так и на интервале запроса S определением дальности от запроса C;

- ответы на запрос общего вызова режима S декодируют как на интервале запроса S, так и на интервале запроса A определением дальности от запроса S.