мобильная трехкоординатная рлс дециметрового диапазона
Классы МПК: | G01S13/00 Системы, использующие отражение или вторичное излучение радиоволн, например радарные системы Аналогичные системы, использующие отражение или вторичное излучение волн, в которых длина волн или тип волн несущественны |
Автор(ы): | Малюков Владимир Михайлович (RU), Баныкин Николай Федорович (RU), Закаленков Василий Дмитриевич (RU), Камраз Владимир Исаакович (RU), Краснов Владимир Аркадьевич (RU), Спирин Владимир Викторович (RU), Ушаков Сергей Алексеевич (RU), Федоров Виктор Андреевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-10-13 публикация патента:
10.07.2010 |
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для обнаружения, измерения координат, опознавания, сопровождения и распознавания на дальностях до 400 км широкого класса аэродинамических и баллистических объектов. Достигаемым техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей радиолокационной станции (РЛС) за счет существенного повышения ее мобильности и пределов работы по высоте и углу места. Для достижения этого результата все входящие в РЛС устройства - антенно-мачтовое устройство, состоящее из фазированной антенной решетки (ФАР) и введенных в него переключателя положения луча на передачу в угломестной плоскости и устройства ориентирования и топопривязки, передающее устройство, устройство обработки и управления, аппаратура системы госопознования, опорно-поворотное устройство и введенное в РЛС устройство развертывания и свертывания - размещены на едином транспортном средстве как при работе, так и при транспортировании. Кроме того, локационная антенна и антенна системы госопознования объединены в одной конструкции ФАР. 1 ил.
Формула изобретения
Мобильная трехкоординатная радиолокационная станция (РЛС) дециметрового диапазона, включающая антенно-мачтовое устройство (АМУ), в которое входит фазированная антенная решетка (ФАР), состоящая из n идентичных горизонтальных приемопередающих линеек радиолокационной антенны, расположенных ярусами, диаграммообразующего устройства на передачу и n приемных модулей, аппаратуру системы госопознавания (АСГ), передающее устройство (ПУ), опорно-поворотное устройство (ОПУ) и устройство обработки и управления (УОУ), n входов которого соединены с n выходами ФАР для осуществления пространственно-временной обработки эхо-сигналов и формирования веера узких лучей на прием, перекрывающих всю угломестную зону обзора, при этом первый выход УОУ, являющийся выходом задания частоты зондирующих импульсов, соединен с ПУ, а второй выход является выходом РЛС и предназначен для выдачи информации потребителю, первый вход-выход УОУ соединен с первым входом-выходом АСГ и предназначен для получения информации о государственной принадлежности обнаруженных летательных аппаратов, при этом АСГ представляет собой систему «запроса-ответа», второй вход-выход УОУ соединен с входом-выходом ОПУ для управления скоростью ОПУ и получения информации об угле поворота ФАР в горизонтальной плоскости, при этом выход ОПУ механически связан с первым входом АМУ, отличающаяся тем, что в РЛС дополнительно введены переключатель положения луча на передачу (ПЛЛ) и устройство ориентирования и топопривязки (УОТ), входящие в состав АМУ, причем УОТ предназначено для осуществления автоматического ориентирования и топопривязки РЛС с использованием систем ГЛОНАСС и GPS, введены также устройство развертывания-свертывания (УРС) и транспортное средство (ТС), в состав ФАР введены линейки антенны госопознавания, причем первый и второй входы ППЛ соединены с выходом ПУ и третьим выходом УОУ соответственно, а первый и второй выходы - с первым и вторым входами ФАР для формирования в угломестной плоскости нижнего или верхнего широких лучей на передачу с зоной обзора, зависящей от положения ППЛ, вход-выход ФАР соединен со вторым входом-выходом АСГ для запроса и получения ответа о государственной принадлежности обнаруженных летательных объектов с последующей передачей информации в УОУ, выход УОТ соединен с (n+1)-м входом УОУ для предоставления данных об азимутальном положении ФАР, первый, второй и третий выходы УРС механически соединены соответственно с вторым входом АМУ, третьим входом ФАР и входом ТС, содержащего гидравлические опоры для горизонтирования его платформы, на которой размещены как в рабочем, так и в транспортном положении все входящие в РЛС устройства.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в интересах ПВО и УВД для обнаружения, измерения координат, опознавания, сопровождения и распознавания на дальностях до 400 км широкого класса аэродинамических и баллистических объектов.
Известны трехкоординатные РЛС большой дальности дециметрового диапазона, решающие аналогичные задачи. Это различные модификации РЛС AN/TPS-59 фирмы Lockheed Martin Corp. (США) и РЛС семейства Martello фирмы Alenia Marconi Systems (Великобритания) [1, 2].
Большинство этих РЛС, как правило, характеризуется низкой мобильностью (время их свертывания или развертывания составляет 4-5 часов), в то время как мобильность является одной из важных характеристик РЛС и определяющей в обеспечении ее живучести. Кроме того, все вышеуказанные аналоги имеют невысокие пределы работы по высоте и углу места - до 31 км и 20°, соответственно.
Наиболее близкой по технической сущности, назначению и основным техническим характеристикам является тактическая трехкоординатная мобильная РЛС кругового обзора большой дальности, работающая в дециметровом диапазоне, типа S 753 Martello (Великобритания) [3], принятая за прототип.
Эта РЛС состоит из фазированной антенной решетки (ФАР), опорно-поворотного устройства (ОПУ), контейнеров с передатчиком, аппаратурой госопознавания, обработки и управления, выполненной на базе специализированной ЭВМ, и источника первичного электропитания.
ФАР состоит из идентичных горизонтальных элементов, расположенных ярусами, каждый со своим твердотельным приемником, и диаграммообразующего устройства, формирующего косекансную диаграмму направленности на передачу. Над ФАР установлена отдельная антенна системы госопознавания.
ОПУ содержит основание для установки ФАР, редуктор, привод вращения и датчик угла поворота ФАР в горизонтальной плоскости.
РЛС - прототип может размещаться на неподготовленной позиции, имеет встроенное оборудование для подъема и перемещения грузов, перевозится крупными частями (контейнеры, фрагменты ФАР, антенна системы госопознавания, ОПУ) на любых стандартных дорожных трейлерах, загрузка и разгрузка которых осуществляется стандартной механической лебедкой.
Время свертывания РЛС - прототипа - 0,5 часа, время развертывания - 1 час.
Недостатком прототипа является низкая мобильность, что препятствует его использованию при необходимости более быстрой передислокации, а также снижает ее живучесть.
Низкая мобильность прототипа связана с его перевозкой в разобранном виде, что приводит к затратам дополнительного времени на разборку и сборку ФАР, погрузку и разгрузку перевозимых частей РЛС, их электрический демонтаж и последующий монтаж.
Другим недостатком прототипа, присущим и вышеуказанным аналогам, являются низкие пределы работы по высоте и углу места, что ограничивает его применение при работе по высоколетящим целям.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей РЛС за счет существенного повышения ее мобильности и расширения пределов работы по высоте и углу места.
Указанный технический результат достигается тем, что входящие в РЛС устройства размещены на едином транспортном средстве как при работе, так и при транспортировании. При этом дополнительно введены устройство ориентирования и топопривязки, устройство развертывания и свертывания и переключатель положения луча на передачу. Кроме того, в одной конструкции ФАР объединены локационная антенна и антенна системы госопознавания.
На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства, где обозначены:
1 - антенно-мачтовое устройство (АМУ);
2 - переключатель положения луча на передачу (ППЛ);
3 - фазированная антенная решетка (ФАР);
4 - устройство ориентирования и топопривязки (УОТ);
5 - передающее устройство (ПУ);
6 - устройство обработки и управления (УОУ);
7 - аппаратура системы госопознавания (АСГ);
8 - опорно-поворотное устройство (ОПУ);
9 - устройство развертывания и свертывания (УРС);
10 - транспортное средство (ТС).
РЛС содержит антенно-мачтовое устройство (АМУ) 1, в которое входят переключатель положения луча на передачу (ППЛ) 2, фазированная антенная решетка (ФАР) 3 и устройство ориентирования и топопривязки (УОТ) 4. В РЛС также входит передающее устройство (ПУ) 5, устройство обработки и управления (УОУ) 6, аппаратура системы госопознавания (АСГ) 7, опорно-поворотное устройство (ОПУ) 8, устройство развертывания и свертывания (УРС) 9, транспортное средство (ТС) 10, на котором размещены все перечисленные устройства, и источник первичного электропитания (не показан). Источник первичного электропитания, как и в прототипе, может располагаться на другом транспортном средстве.
ПУ 5 своим выходом соединено с первым входом ППЛ 2, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами ФАР 3, вход-выход которой через АСГ 7 соединен с первым входом-выходом УОУ 6, n входов которого соединены с n выходами ФАР 3, (n+1) - и вход - с выходом УОТ 4, первый выход - с входом ПУ 5, третий - со вторым входом ППЛ 2, а второй выход является выходом РЛС, второй вход-выход УОУ 6 соединен с ОПУ 8, выход которого механически соединен с первым входом АМУ 1, второй вход которого, так же как и третий вход ФАР 3 и вход ТС 10, механически соединены с первым, вторым и третьим выходами УРС 9, соответственно.
Конструктивно АМУ 1 выполнено в виде силового ствола, на котором закреплена ФАР 3, и размещено на платформе ТС 10.
ППЛ 2 представляет собой двухпозиционный переключатель СВЧ-энергии с управляемым электроприводом (Патент РФ № 46886 «Исполнительное устройство двухпозиционного привода волноводного переключателя») и размещен в силовом стволе АМУ 1.
ФАР 3 состоит из трех вертикальных панелей с n горизонтальными приемопередающими линейками полуволновых вибраторов локационной антенны и линейками антенны системы госопознавания. Центральная панель ФАР 3, шарнирно связанная с двумя боковыми панелями, жестко закреплена на силовом стволе (Патент РФ № 2276821, «Мобильная антенная установка»).
В состав ФАР 3 входят также диаграммообразующее устройство на передачу, которое содержит делители мощности, фазовращатели и циркуляторы (по количеству приемопередающих линеек локационной антенны ФАР 3) и размещено в силовом стволе АМУ 1, и n приемных модулей в количестве приемопередающих линеек локационной антенны ФАР 3, размещенных также в силовом стволе АМУ 1.
Каждый приемный модуль содержит диодный ограничитель, фильтр, смеситель, малошумящий усилитель, аналого-цифровой преобразователь и маломощный источник вторичного электропитания.
УОТ 4 состоит из блока обработки и антенны и осуществляет автоматическое ориентирование и топопривязку РЛС с использованием систем ГЛОНАСС и GPS. Блок обработки размещен в силовом стволе АМУ 1, а антенна закреплена на верхней кромке ФАР 3.
ПУ 5 может быть выполнено на базе импульсного электровакуумного или твердотельного монопередатчика.
УОУ 6, так же как и в прототипе, выполнено на базе специализированной ЭВМ с необходимым программным обеспечением, позволяющим осуществлять пространственно-временную обработку сигналов [4, стр.21-130], обнаружение и измерение координат [4, стр.131-182], сопровождение [4, стр.183-330] и распознавание типов [4, стр.331-370] летательных аппаратов, управление работой РЛС [4, стр.371-405] и ее устройств (ППЛ2, ПУ5, АСГ7, ОПУ8), а также выдачу необходимой информации потребителю.
АСГ 7 представляет собой часть стандартной системы госопознавания "запрос - ответ" и связана с антенной системы госопознавания, расположенной в ФАР 3.
ОПУ 8, так же как и в прототипе, содержит основание для установки АМУ 1, привод вращения, редуктор и датчик угла поворота ФАР 3 в горизонтальной плоскости.
УРС 9 - автоматическая система гидравлических механизмов подъема и опускания АМУ 1, раскладывания и складывания боковых панелей ФАР 3, а также горизонтирования платформы ТС 10, которое содержит гидравлические опоры (не показаны).
Элементы ПУ5, УОУ6, АСГ7, ОПУ 8 и УРС 9 размещены как на платформе ТС 10, так и на АМУ 1.
Электрические соединения между аппаратурой, размещенной на платформе ТС10 и АМУ 1, осуществляются через вращающийся токосъемник (не показан).
РЛС, так же как и ее прототип, может размещаться на неподготовленной позиции. В транспортном положении АМУ 1 опущено центральной панелью ФАР 3 на платформу ТС 10, а боковые панели сложены и прижаты к силовому стволу.
РЛС работает следующим образом.
Вначале при помощи УРС 9 производят развертывание РЛС: подъем АМУ 1, раскладывание боковых панелей ФАР 3 и горизонтирование платформы ТС 10. Затем, вращая АМУ 1 с ФАР 3 посредством ОПУ 8, производят ориентирование и топопривязку РЛС, используя сигналы УОТ 4 и ОПУ 8 (Патент РФ № 44879, «Устройство для преобразования углового перемещения антенны РЛС»).
При обзоре пространства сформированные ПУ 5 короткие зондирующие импульсы определенной частоты, задаваемой по команде с выхода 1 УОУ 6, подаются на вход 1 переключателя ППЛ 2 и с его выходов 1 или 2, в зависимости от команды с выхода 3 УОУ 6, через делители мощности, фазовращатели и циркуляторы диаграммообразующего устройства ФАР 3 поступают на верхнюю или нижнюю части приемопередающих линеек локационной антенны ФАР 3, которая излучает их в пространство, формируя в угломестной плоскости нижний или верхний широкие лучи на передачу с зоной обзора, зависящей от положения переключателя ППЛ 2 и начальной установки делителей мощности и фазовращателей диаграммообразующего устройства ФАР 3, обеспечивая обзор пространства до 400 км по дальности, до 200 км по высоте и до 45° по углу места.
Обзор пространства по азимуту осуществляется путем кругового вращения АМУ 1 с ФАР 3 при помощи ОПУ 8, управляемого по скорости устройством УОУ 6.
Принятые всеми n приемопередающими линейками локационной антенны ФАР 3 эхосигналы через циркуляторы ее диаграммообразующего устройства поступают на соответствующие приемные модули, где усиливаются, преобразуются в цифровой вид и поступают на вход УОУ 6, где их подвергают пространственно-временной обработке, формируя веер узких лучей на прием, перекрывающих всю угломестную зону обзора.
Данные об азимутальном положении ФАР 3 поступают на УОУ 6 с УОТ 4 и ОПУ 8 (с датчика угла поворота ФАР 3 в горизонтальной плоскости).
Данные о государственной принадлежности обнаруженных летательных объектов по запросу с входа-выхода 1 УОУ 6 поступают на УОУ 6 из ФАР 3 через АСГ 7.
На основании полученной информации УОУ 6 осуществляет обнаружение, опознавание, измерение координат и скорости, сопровождение летательных объектов, распознавание их типов и выдачу необходимой информации потребителям, а также управление работой РЛС и ее устройств.
Испытания предлагаемой РЛС показали, что время как свертывания, так и развертывания РЛС не превышает 15 минут.
Этот результат достигнут за счет размещения всех составных частей РЛС (кроме первичного источника электропитания) на едином транспортном средстве, что исключило разборку (сборку), погрузку (разгрузку) и электрические отключения (подключения) составных частей между собой, а также за счет введения УРС 9, что позволило сократить время свертывания и развертывания АМУ 1 с ФАР 3 (это время составляет около 5 минут) и время горизонтирования платформы транспортного средства.
Объединение в одной конструкции ФАР 3 локационной антенны и антенны системы госопознавания также способствует сокращению времени свертывания и развертывания АМУ 1 с ФАР 3.
Сокращению времени развертывания РЛС способствовало и введение УОТ 4, позволившее автоматизировать процесс ориентирования и топопривязки РЛС.
Введение в РЛС переключателя положения луча на передачу ППЛ 2 и формирование нижнего и верхнего лучей на передачу позволило существенно расширить пределы работы РЛС по высоте и углу места.
Таким образом, размещение всех составных частей РЛС (кроме источника первичного электропитания) на едином транспортном средстве как при работе, так и при транспортировании, объединение локационной антенны и антенны системы госопознавания в одной конструкции, введение в РЛС устройства ориентирования и топопривязки, устройства развертывания и свертывания и переключателя положения луча на передачу позволило расширить функциональные возможности РЛС за счет существенного повышения ее мобильности и расширения пределов работы по высоте и углу места.
Источники информации
1. Радиоэлектроника за рубежом. Обзоры, 1992, вып.6 (62) - 8 (64), с.42-43, 49-50.
2. Зарубежная радиоэлектроника № 11/1991, с.4.
3. Radar System Forecast, 1stQuarter, 2003.
4. С.З.Кузьмин Цифровая радиолокация. Введение в теорию. - Киев: КВИЦ, 2000, - 428 с.: илл.
Класс G01S13/00 Системы, использующие отражение или вторичное излучение радиоволн, например радарные системы Аналогичные системы, использующие отражение или вторичное излучение волн, в которых длина волн или тип волн несущественны