Патент на изобретение №2339970

(54) СПОСОБ ОБЗОРА ПРОСТРАНСТВА РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИЕЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным станциям, установленным на подвижных объектах. Способ обзора пространства радиолокационной станцией основан на последовательном просмотре участка пространства при различных положениях луча диаграммы направленности ее антенны и совместной обработке результатов просмотра. Достигаемым техническим результатом является обеспечение кругового обзора пространства БРЛС при установке антенны в носу носителя, а также повышение вероятности обнаружения и перехвата целей. Для достижения указанного результата радиолокационную станцию устанавливают на носителе, фиксируют луч диаграммы направленности ее антенны в азимутальной плоскости. Перемещение луча по азимуту осуществляют движением носителя в горизонтальной плоскости с заданным временем полета по траектории либо круговой либо близкой к круговой. При движении носителя в горизонтальной плоскости производят перемещение луча диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости в пределах заданного сектора обзора по углу места. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным станциям, установленным на подвижных объектах.

Известен способ обзора воздушного пространства, основанный на последовательном просмотре пространства, путем непрерывного вращения с постоянной угловой скоростью луча антенны вокруг вертикальной оси (Под ред. В.В.Григорина-Рябова, Радиолокационные устройства, М.: Сов. радио 1970 г., стр.86, 87, рис.4.3). Такой способ используется как в наземных, так и бортовых РЛС (БРЛС). Сектор обзора по азимуту получается при этом равным 360°. При практической реализации этого способа обзора в БРЛС обычно применяется внефюзеляжная параболическая антенна, которая вращается по азимуту от двигателя постоянного тока (Г.Б.Белоцерковский, Основы радиотехники и антенны. Часть 2 Антенны М., Радио и связь, 1983, стр.195). Такой обзор используется, например, в РЛС обнаружения и целеуказания, в которой применяется антенна с веерной диаграммой направленности антенны (ДНА), сжатой в горизонтальной плоскости (плоский луч) и рассчитанной для измерения азимута целей (Г.Б.Белоцерковский, Основы радиотехники и антенны. Часть 2 Антенны М., Радио и связь, 1983, стр.189). Однако в случае установки вращаемой антенны вне фюзеляжа носителя появляются трудности обеспечения широкой зоны обзора БРЛС по азимуту и углу места из-за искажения и затенения ДНА корпусом и вертикальными стабилизаторами самолета (М.Сколник. Справочник по радиолокации, том 3, М., Сов. радио 1979 г., стр.346-347). В случае установки антенны в носовой части носителя, как это принято, например, в истребителях-перехватчиках типа Су-27 (Фомин А.В. Су-27. История истребителя. М., РА Интервестник, 1999, стр.212, 216, 217), получение кругового обзора вообще проблематично вследствие естественного затенения диаграммы направленности антенны (ДНА) корпусом носителя со стороны задней полусферы.

Наиболее близким по технической сущности является способ обзора воздушного пространства радиолокационной станцией, который используется в наземных РЛС для контроля воздушного пространства, описанный в патенте RU №2096802 С1 от 20.11.97. Он основан на последовательном просмотре участка пространства при различных положениях плоского луча и совместной обработке результатов просмотра, при этом положение луча изменяют путем изменения угла наклона его плоскости и азимута или изменения угла наклона его плоскости, азимута и угла места, а совместную обработку выполняют путем запоминания угловых положений луча, при которых обнаружены объекты, привязанные к одной дальности, и вычисления угловых координат общих участков пространства для этих положений, которые принимаются за координаты обнаруженных объектов.

Однако используемый при этом обзор пространства путем перемещения луча по азимуту, угла места и изменения наклона луча не может обеспечить круговой обзор при установке антенны БРЛС в носу носителя вследствие естественного затенения ДНА корпусом носителя со стороны задней полусферы. Это не позволяет получить круговую зону обзора БРЛС, что снижает вероятность обнаружения и перехвата целей.

Техническим результатом предлагаемого способа является достижение возможности кругового обзора пространства БРЛС при установке антенны в носу носителя, а также повышение вероятности обнаружения и перехвата целей.

Сущность изобретения состоит в том, что способ обзора пространства радиолокационной станцией основан на последовательном просмотре участка пространства при различных положениях луча диаграммы направленности ее антенны и совместной обработке результатов просмотра. Новым в предлагаемом способе является то, что радиолокационную станцию устанавливают на носителе, фиксируют луч диаграммы направленности ее антенны в азимутальной плоскости. Перемещение луча по азимуту осуществляют движением носителя в горизонтальной плоскости с заданным временем полета по траектории либо круговой либо близкой к круговой. При движении носителя в горизонтальной плоскости производят перемещение луча диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости в пределах заданного сектора обзора по углу места. Время облета одного круга при этом может быть определено из выражения:

Т_о=К_обзNT_пачФ_ум360°/_{аз ум},

где К_обз – относительный период обзора;

_{аз ум} – ширина ДНА по азимуту и углу места;

Ф_ум – ширина сектора обзора по углу места;

Т_пач – длительность пачки принимаемого сигнала;

N – количество пачек принимаемого сигнала

Луч диаграммы направленности антенны перемещают от верхней до нижней границы сектора обзора по углу места и после ее достижения осуществляют мгновенный возврат луча диаграммы направленности антенны назад к верхней границе сектора обзора.

На фиг.1 представлена радиолокационная станция для осуществления способа обзора пространства радиолокационной станцией.

На фиг.2 показана траектория полета носителя и положение луча диаграммы направленности антенны радиолокационной станции.

На фиг.3 показана развернутая зона обзора по азимуту и углу места, где Ф_аз – ширина зоны обзора по азимуту, равная 360°, Ф_ум – ширина сектора обзора по углу места, _аз – ширина ДНА по азимуту.

Радиолокационная станция состоит из бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) 1, приемника 2, передатчика 3, антенны 4, блока управления лучом антенны 5 и индикатора 6.

Режим кругового обзора включается по команде “Круговой обзор” из кабины летчика периодически в зависимости от тактической ситуации. По этой команде носитель начинает движение по кругу в горизонтальной плоскости с заданным временем его облета (Т₀). Команда “Круговой обзор” поступает на первый вход БЦВМ 1, с первого выхода которой она транслируется на вход блока управления лучом антенны 5. В блоке управления лучом 5 вырабатывается сигнал управления, поступающий с его выхода на первый вход антенны 4. По этому сигналу луч диаграммы направленности антенны радиолокационной станции фиксируется по азимуту (например, в направлении строительной оси носителя). За счет движения носителя по кругу с зафиксированным по азимуту лучом антенны осуществляется круговой обзор пространства радиолокационной станцией в азимутальной плоскости (фиг.2).

Требуемая зона обзора по углу места (в вертикальной плоскости) обеспечивается движением по углу места луча диаграммы направленности Управление движением луча диаграммы направленности антенны по углу места осуществляется следующим образом: команды с первого выхода БЦВМ 1 поступают на вход блока управления лучом 5, в котором вырабатываются сигналы управления, поступающие с его выхода на первый вход антенны 4. Движение луча по углу места начинается в момент начала движения носителя по кругу по команде летчика. Причем в одну сторону, например сверху вниз, луч движется со скоростью, рассчитываемой в БЦВМ 1, исходя из заданной ширины сектора обзора по углу места Ф_ум и времени облета носителем круга Т_о, задаваемыми летчиком на первый вход БЦВМ 1. При достижении луча диаграммы направленности антенны нижней границы сектора обзора по углу места производится мгновенное перемещение луча к верхней границе зоны обзора. Мгновенное (быстрое) перемещение луча на практике может быть реализовано при использовании фазированной антенной решетки, в которой применяется электронное управление лучом. Движение луча по углу места осуществляется в процессе всего полета носителя по кругу. Реально за счет движения носителя в горизонтальной плоскости по кругу и движения луча по углу места с заданной скоростью круговой обзор осуществляется косыми вертикальными полосами (строками) с шагом, который соответствует ширине луча по азимуту _аз (см. фиг.3). При полете носителя по кругу всего образуется n строк обзора, обеспечивающих круговой обзор в зоне 360·Ф_ум кв. град. Таким образом реализуется последовательный круговой обзор участка пространства при различных положениях луча по азимуту и углу места.

В процессе кругового обзора антенна 4 радиолокационной станции излучает в пространство импульсы сигнала, поступающие на ее второй вход с выхода передатчика 3, по командам, поступающим на его вход с второго выхода БЦВМ 1. При перемещении луча диаграммы направленности антенны с заданной скоростью производится облучение цели в течение времени Т_обл. Отраженные от цели сигналы, принимаются антенной 4. За время облучения цели антенна принимает N пачек отраженного сигнала (Т_обл=NT_пач), которые поступают с ее выхода на вход приемника 2, полоса пропускания которого (f) согласована с длительностью пачки Т_пач принимаемых сигналов (f=1/Т_пач). Обработанные сигналы с выхода приемника 2 поступают на второй вход БЦВМ 1, где осуществляется определение координат обнаруженных целей. С третьего выхода БЦВМ 1 координаты обнаруженных целей в виде меток цели выдаются на индикатор 6.

Предлагаемый способ позволяет получить круговой обзор радиолокационной станцией без использования вращаемых вне фюзеляжных антенн, значительно ухудшающих летно-технические характеристики носителя (М. Сколник. Справочник по радиолокации, том 3, М., Сов. радио 1979 г., стр.346, 347). Он может быть использован в перспективных разработках истребителей-перехватчиков типа Су-Миг, антенны БРЛС которых будут устанавливаться в носу, как это принято в современных самолетах (Фомин А.В. Су-27. История истребителя. М., РА Интервестник, 1999 стр.212, 216, 217).

Установка антенны БРЛС в носу носителя по сравнению с установкой внефюзеляжных антенн обеспечивает носителю хорошие летно-технические характеристики и существенно уменьшает его эффективную площадь рассеивания. Все это позволяет самолету иметь большую маневренность и меньшую заметность для РЛС противника и, как следствие, снижает вероятность поражения его ракетами противника. Кроме того, полет самолета по кругу затруднит его обнаружение и сопровождение БРЛС противника. Предлагаемый способ без существенных затрат обеспечит режим кругового обзора БРЛС истребителей типа Су-Миг, а также вертолетов, что значительно расширит их тактико-технические характеристики. В частности, истребитель-перехватчик без помощи наземных систем наведения может осуществлять перехват целей, летящих с любого направления.

Предлагаемый способ можно также применить для обеспечения кругового обзора пространства пассивными локационными станциями, установленными на борту носителя.

Формула изобретения

1. Способ обзора пространства радиолокационной станцией, основанный на последовательном просмотре участка пространства при различных положениях луча диаграммы направленности ее антенны и совместной обработке результатов просмотра, отличающийся тем, что радиолокационную станцию устанавливают на носителе, фиксируют луч диаграммы направленности ее антенны в азимутальной плоскости, а перемещение луча по азимуту осуществляют движением носителя в горизонтальной плоскости с заданным временем полета по траектории либо круговой, либо близкой к круговой, причем при движении носителя в горизонтальной плоскости производят перемещение луча диаграммы направленности антенны (ДНА) в вертикальной плоскости в пределах заданного сектора обзора по углу места.

2. Способ обзора пространства радиолокационной станцией по п.1, отличающийся тем, что время облета носителем одного круга определяют из выражения

Т_о=К_обзNT_пачФ_ум360°/_азум,

где К_обз – относительный период обзора;

_азум – ширина ДНА по азимуту и углу места;

Ф_ум – ширина сектора обзора по углу места;

Т_пач – длительность пачки принимаемого сигнала;

N – количество пачек принимаемого сигнала.

3. Способ обзора пространства радиолокационной станцией по п.1, отличающийся тем, что перемещение луча диаграммы направленности антенны по углу места производят от верхней до нижней границы сектора обзора и после ее достижения осуществляют мгновенный возврат луча диаграммы направленности антенны назад к верхней границе сектора обзора.

РИСУНКИ