RU2296344C2 - Helicopter ground obstacles detection radar - Google Patents

Helicopter ground obstacles detection radar Download PDF

Info

Publication number
RU2296344C2
RU2296344C2 RU2005110343/09A RU2005110343A RU2296344C2 RU 2296344 C2 RU2296344 C2 RU 2296344C2 RU 2005110343/09 A RU2005110343/09 A RU 2005110343/09A RU 2005110343 A RU2005110343 A RU 2005110343A RU 2296344 C2 RU2296344 C2 RU 2296344C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
synchronizer
difference
digital
Prior art date
Application number
RU2005110343/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005110343A (en
Inventor
Александр Иванович Артемьев (RU)
Александр Иванович Артемьев
Валерий Давидович Ратнер (RU)
Валерий Давидович Ратнер
Анатолий Иванович Канащенков (RU)
Анатолий Иванович Канащенков
Виктор Николаевич Поцепкин (RU)
Виктор Николаевич Поцепкин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" filed Critical Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority to RU2005110343/09A priority Critical patent/RU2296344C2/en
Publication of RU2005110343A publication Critical patent/RU2005110343A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2296344C2 publication Critical patent/RU2296344C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: the invention refers to the field of radiolocation and may be used by helicopters.
SUBSTANCE: the helicopter ground obstacles detection radar has an antenna system, the first and the second separation filters, a rotating junction, a transmitting arrangement, a driving generator, a digital signal processor including an arrangement for processing of a summarily-differential diagram, a synchronizer, an angular sensor, a digital data processor and an indicator. At that the digital processor has an arrangement for narrowing the summary diagram.
EFFECT: narrowing the summary directional diagram.
4 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может использоваться на вертолетах.The invention relates to the field of radar and can be used in helicopters.

Известны бортовые радиолокационные станции БРЛС, обеспечивающие обнаружение наземных препятствий впереди летящего вертолета. Эти БРЛС могут быть как многофункциональными, так и специализированными. Антенны большинства БРЛС размещаются в носовой части вертолета и обеспечивают обзор пространства в передней полусфере. В качестве аналога БРЛС обнаружения наземных препятствий можно привести БРЛС APG-78(V) системы Longbow [1], антенна которой размещается над втулкой винтовой части вертолета. Все БРЛС получают необходимую информацию для обеспечения маловысотного полета при работе в миллиметровом диапазоне радиоволн. Известные станции, в том числе и приведенный аналог обладают следующими основными недостатками:Known airborne radar radar station, providing detection of ground obstacles in front of a flying helicopter. These radars can be both multifunctional and specialized. The antennas of most radars are located in the bow of the helicopter and provide an overview of the space in the front hemisphere. As an analogue of radar detection of ground obstacles, you can bring APG-78 (V) radar Longbow [1], the antenna of which is located above the sleeve of the helical part of the helicopter. All radars receive the necessary information to ensure low-altitude flight when operating in the millimeter-wave range of radio waves. Known stations, including the above analogue, have the following main disadvantages:

- наличие антенны, которая вносит существенный вклад в массу аппаратуры БРЛС;- the presence of an antenna, which makes a significant contribution to the mass of radar equipment;

- существенное снижение дальности действия из-за затухания энергии в плохих метеоусловиях и практически неработоспособность в дожде.- a significant reduction in range due to attenuation of energy in bad weather conditions and almost inoperability in the rain.

Результаты работ, проведенных отечественными и зарубежными исследователями по оценке поглощения электромагнитной энергии в атмосфере, показывают, что наилучшим диапазоном электромагнитных волн для работы в плохих метеоусловиях, а также в дожде, применительно к использованию в бортовой РЛС является дециметровый диапазон радиоволн.The results of work carried out by domestic and foreign researchers to assess the absorption of electromagnetic energy in the atmosphere show that the decimeter range of radio waves is the best range of electromagnetic waves to work in bad weather conditions, as well as in rain, for use in onboard radar.

Однако сведения о бортовых РЛС, применяющих дециметровый диапазон волн для решения задачи обнаружения препятствий, в отечественных и зарубежных публикациях отсутствуют.However, information on airborne radars that use the decimeter wave band to solve the problem of detecting obstacles is not available in domestic and foreign publications.

В связи с этим представляется целесообразным в качестве прототипа рассмотреть радиолокационную станцию для вертолета, работающую в «L» диапазоне радиоволн, предназначенную для обнаружения наземных и воздушных целей (Заявка №2004106248/09 МПК: G 01 S 13/04, G 01 S 13/90 от 04.03.2004 г., положит. решение от 10.02.2005 г.).In this regard, it seems appropriate to consider as a prototype a helicopter radar operating in the "L" range of radio waves, designed to detect ground and air targets (Application No. 2004106248/09 IPC: G 01 S 13/04, G 01 S 13 / 90 dated 04.03.2004, positive decision dated 02.10.2005).

В этой РЛС в качестве сканирующих антенн используются лопасти вертолета с размещенными в них линейными антенными решетками «L» диапазона волн.In this radar, helicopter blades with linear antenna arrays “L” of the wave range placed in them are used as scanning antennas.

Блок-схема РЛС прототипа представлена на фиг.1.A block diagram of the radar of the prototype is presented in figure 1.

В радиолокационную станцию входят:The radar station includes:

1 - антенная система, состоящая из первой антенной решетки 201 - antenna system consisting of a first antenna array 20

и второй антенной решетки 21;and a second antenna array 21;

2 - передающее устройство;2 - transmitting device;

3 - циркулятор;3 - circulator;

4 - приемное устройство;4 - receiving device;

5 - задающий генератор;5 - master oscillator;

6 - цифровой процессор сигналов;6 - digital signal processor;

7 - синхронизатор;7 - synchronizer;

8 - датчик угла;8 - angle sensor;

9 - цифровой процессор данных;9 - digital data processor;

10- индикатор.10- indicator.

11 - усилитель мощности;11 - power amplifier;

12 - модулятор;12 - modulator;

13 - СВЧ-приемник;13 - microwave receiver;

14 - усилитель промежуточной частоты;14 - intermediate frequency amplifier;

15 - первый фазовый детектор;15 is a first phase detector;

16 - второй фазовый детектор;16 - second phase detector;

17 - первый АЦП;17 - the first ADC;

18 - второй АЦП;18 - second ADC;

элементы 14÷18 образуют аналого-цифровой процессор 19;elements 14 ÷ 18 form an analog-to-digital processor 19;

аналого-цифровой процессор 19 и СВЧ приемник образуют приемное устройство 4.analog-digital processor 19 and the microwave receiver form a receiving device 4.

БРЛС работает как в когерентном, так и некогерентном режиме.The radar operates in both coherent and incoherent mode.

В режиме обнаружения воздушной цели радиолокационная станция работает в когерентном режиме с применением двух антенных решеток 20 и 21 для повышения точности угловой координаты в угломестной плоскости. Для этого антенные решетки 20 и 21 работают последовательно через оборот поворота лопасти. При этом также через оборот частота излучения переключается с f1 на f2. Через разделительный фильтр 24 частота излучения f1 проходит в первую антенную решетку и через разделительный фильтр 25 частота f2 - во вторую антенную решетку.In the air target detection mode, the radar station operates in a coherent mode using two antenna arrays 20 and 21 to increase the accuracy of the angular coordinate in the elevation plane. For this, the antenna arrays 20 and 21 work sequentially through the rotation rotation of the blade. In this case, also through a revolution, the radiation frequency switches from f 1 to f 2 . Through the separation filter 24, the radiation frequency f 1 passes into the first antenna array and through the separation filter 25 the frequency f 2 into the second antenna array.

При работе БРЛС отраженные от цели сигналы, принятые первой и второй антенными решетками, пройдя первичную обработку в аналого-цифровом процессоре 19, поступают в цифровой процессор сигналов 6, где производится быстрое преобразование Фурье, нахождение модуля по двум квадратурам и пороговая обработка. Сигналы, прошедшие через порог за время оборота каждой из антенных решеток, накапливаются в памяти цифрового процессора сигналов 6 на время, соответствующее времени не менее двух оборотов. После накопления в памяти сигналов, принятых второй антенной решеткой 20 в последующем обороте после оборота первой антенной решетки 21, сигналы в одноименных ячейках по дальности и азимуту суммируются в цифровом процессоре сигналов 6 и таким образом образуется суммарная диаграмма направленности антенны. Эти же сигналы вычитаются и таким образом находится разностная диаграмма направленности антенны в угломестной плоскости.When the radar is in operation, the signals reflected from the target, received by the first and second antenna arrays, having undergone primary processing in the analog-to-digital processor 19, enter the digital signal processor 6, where a fast Fourier transform, finding the module in two quadratures, and threshold processing are performed. The signals that passed through the threshold during the turnaround time of each of the antenna arrays are accumulated in the memory of the digital signal processor 6 for a time corresponding to a time of at least two revolutions. After the accumulation in memory of the signals received by the second antenna array 20 in a subsequent revolution after the rotation of the first antenna array 21, the signals in the cells of the same name in range and azimuth are summed in the digital signal processor 6, and thus a total antenna pattern is formed. The same signals are subtracted and thus the difference antenna radiation pattern in the elevation plane is found.

Недостатком приведенной БРЛС является большая величина угла «θлβ» суммарной диаграммы направленности (ДН) сканирующей антенной решетки в угломестной плоскости (θлΔβ≥60°). Широкая диаграмма направленности в угломестной плоскости не позволяет отселектировать сигналы, отраженные от наземных препятствий, от сигналов, отраженных от земной поверхности (фона земли), попадающих в один и тот же элемент дальности, и не позволяет оценить высоту препятствий.The disadvantage of this radar is the large angle "θ " of the total radiation pattern (BH) of the scanning antenna array in the elevation plane (θ lΔβ ≥60 °). A wide radiation pattern in the elevation plane does not allow selection of signals reflected from ground obstacles from signals reflected from the earth's surface (ground background) falling into the same range element and does not allow one to estimate the height of obstacles.

Задачей изобретения является обнаружение наземных препятствий, высота которых соответствует или выше высоты плоскости полета (плоскости вращения лопастей), и за счет исключения влияния сигналов отражений от поверхности земли и других объектов, находящихся на высотах ниже плоскости полета.The objective of the invention is the detection of ground obstacles, the height of which corresponds to or above the height of the flight plane (plane of rotation of the blades), and by eliminating the influence of reflection signals from the surface of the earth and other objects located at heights below the plane of flight.

Эта задача решается обужением суммарной диаграммы направленности на прием, обеспечивающей требуемую угловую селекцию таких объектов (или фона земли). Применение суммарной и разностной диаграмм направленности позволяет провести обужение суммарного луча на прием в угломестной плоскости и обеспечить требуемую селекцию. Для этого в процессоре сигналов используются устройства, осуществляющие суммирование одноименных по дальности и азимуту сигналов, принятых диаграммой направленности каждой антенной решетки, и их вычитание, обеспечивающее получение суммарно-разностных диаграмм направленности. Также введены устройства для обужения суммарной диаграммы направленности.This problem is solved by narrowing the total radiation pattern at the reception, providing the required angular selection of such objects (or the background of the earth). The use of total and difference radiation patterns allows the total beam to be narrowed for reception in the elevation plane and to provide the required selection. To do this, the signal processor uses devices that sum the signals of the same name in range and azimuth, received by the radiation pattern of each antenna array, and subtract them, providing a total-difference radiation patterns. Also introduced are devices for narrowing the overall radiation pattern.

Обужение суммарной диаграммы на прием производится путем вычитания из одноименных по дальности и азимуту полученных сигналов разностной диаграммы из сигналов суммарной диаграммы по формулеThe total diagram is admitted to reception by subtraction from the signals of the difference diagram from the signals of the same diagram from the signals of the same diagram by the formula

|U|-k|UΔ|=U∑об,| U | -k | U Δ | = U ∑ob ,

где k - коэффициент усиления сигналов разностной диаграммы.where k is the gain of the signals of the difference diagram.

Величина угла суммарной диаграммы на прием при таком обужении определяется коэффициентом усиления «k».The magnitude of the angle of the total diagram at the reception with such a shoe is determined by the gain "k".

Коэффициент «k» принимается компромиссным решением между величиной обуженного угла и допустимыми потерями мощности сигнала. Дополнительное обострение суммарной диаграммы направленности и снижение уровня боковых лепестков обеспечивается путем умножения амплитуды одноименных по дальности и азимуту сигналов первичной суммарной диаграммы на амплитуду сигналов обуженной суммарной диаграммыThe coefficient "k" is taken as a compromise between the value of the narrowed angle and the allowable loss of signal power. An additional aggravation of the overall radiation pattern and a decrease in the level of side lobes is provided by multiplying the amplitude of the signals of the same total range and azimuth of the primary total diagram by the amplitude of the signals of the narrowed total diagram

|U|·|U∑об|=|U*∑об|| U | · | U ∑ob | = | U * ∑ob |

В результате таких действий при вращении антенных решеток на выходе системы обработки формируются и селектируются сигналы отражений от препятствий в координатах дальность-азимут, которые принимаются антенной системой только обуженной суммарной диаграммой направленности. Полученные сигналы из процессора поступают на индикатор.As a result of such actions, during the rotation of the antenna arrays at the output of the processing system, reflection signals from obstacles are generated and selected in the range-azimuth coordinates, which are received by the antenna system only by a narrowed total radiation pattern. The received signals from the processor go to the indicator.

На фиг.1 приведена блок-схема бортовой радиолокационной станции - прототип.Figure 1 shows a block diagram of an airborne radar station - a prototype.

На фиг.2 представлена блок-схема предлагаемой радиолокационной станции.Figure 2 presents a block diagram of the proposed radar station.

На фиг.3 приведена развернутая структурная схема предлагаемой станции.Figure 3 shows a detailed structural diagram of the proposed station.

На фиг.4 приведена развернутая структурная схема цифрового процессора.Figure 4 shows a detailed structural diagram of a digital processor.

В предлагаемую радиолокационную станцию (фиг.2 и 3) входят:The proposed radar station (figure 2 and 3) includes:

1 - антенная система, состоящая: первая антенная решетка 201 - antenna system, consisting of: the first antenna array 20

вторая антенная решетка 21second antenna array 21

2 - передающее устройство;2 - transmitting device;

3 - циркулятор;3 - circulator;

4 - приемное устройство;4 - receiving device;

5 - задающий генератор;5 - master oscillator;

6 - цифровой процессор сигналов, состоящий из:6 is a digital signal processor, consisting of:

- устройства обработки сигналов суммарно-разностной диаграммы 60,- signal processing devices of the total difference diagram 60,

- устройства обужения диаграммы 67;- fencing device diagram 67;

7 - синхронизатор;7 - synchronizer;

8 - датчик угла;8 - angle sensor;

9 - цифровой процессор данных;9 - digital data processor;

10 - индикатор;10 - indicator;

11 - усилитель мощности;11 - power amplifier;

12 - модулятор;12 - modulator;

13 - СВЧ-приемник;13 - microwave receiver;

14 - усилитель промежуточной частоты;14 - intermediate frequency amplifier;

15 - фазовый детектор;15 - phase detector;

16 - фазовый детектор;16 - phase detector;

17 - АЦП;17 - ADC;

18 - АЦП;18 - ADC;

элементы 14÷18 образуют аналого-цифровой процессор 19;elements 14 ÷ 18 form an analog-to-digital processor 19;

аналого-цифровой процессор 19 и СВЧ приемник 13 образуют приемное устройство 4;the analog-digital processor 19 and the microwave receiver 13 form a receiving device 4;

24 - первый разделительный фильтр;24 - the first separation filter;

25 - второй разделительный фильтр;25 - the second separation filter;

26 - вращающийся переход;26 - rotating transition;

27 - излучатели.27 - emitters.

В развернутую структурную схему цифрового процессора сигналов 6 (фиг.4) входят:The detailed structural diagram of a digital signal processor 6 (figure 4) includes:

60 - устройство обработки сигналов суммарно-разностной диаграммы антенны, состоящее из:60 - a device for processing signals of the total difference diagram of the antenna, consisting of:

61 - устройства модуля;61 - module devices;

62 - коммутатора;62 - switch;

63 - первого устройства памяти;63 - the first memory device;

64 - второго устройства памяти;64 - a second memory device;

65 - устройства суммы;65 - devices of the sum;

66 - первого устройства разности;66 - the first difference device;

67 - устройство обужения суммарной диаграммы антенны, состоящее из:67 is a device for narrowing the total antenna diagram, consisting of:

68 - второго устройства разности;68 - second difference device;

69 - первого устройства умножения;69 - the first multiplication device;

70 - второго устройства умножения.70 is a second multiplication device.

Вертолетная радиолокационная станция обнаружения наземных препятствий состоит из первой сканирующей антенной решетки 20 и второй сканирующей антенной решетки 21, размещенных в первой и второй лопастях вертолета, а также передающего устройства 2, циркулятора 3, приемного устройства 4, задающего генератора 5, цифрового процессора сигналов 6, синхронизатора 7, датчика угла 8, цифрового процессора данных 9, вращающегося перехода 26, первого разделительного фильтра 24, второго разделительного фильтра 25 и индикатора 10. При этом для передачи излучающих импульсов в антенные решетки первый вход циркулятора 3 соединен с выходом передающего устройства 2.A helicopter radar station for detecting ground obstacles consists of a first scanning antenna array 20 and a second scanning antenna array 21 located in the first and second blades of the helicopter, as well as a transmitting device 2, a circulator 3, a receiving device 4, a driving generator 5, a digital signal processor 6, a synchronizer 7, an angle sensor 8, a digital data processor 9, a rotating transition 26, a first separation filter 24, a second separation filter 25 and an indicator 10. Moreover, for transmitting x pulses arrays circulator first input connected to the output 3 of the transmitting device 2.

Для приема сигналов из антенных решеток первый выход циркулятора 3 соединен с входом приемного устройства 4, а для передачи излучаемых и приема отраженных сигналов второй выход циркулятора 3 соединен со входом-выходом вращающегося перехода 26. Для запуска передающего устройства по сигналу частоты Fп первый выход синхронизатора 7 соединен с первым входом передающего устройства 2, а для формирования излучаемого СВЧ сигнала частоты f1, f2 второй выход синхронизатора 7 соединен со вторым входом передающего устройства 2. Для формирования промежуточной частоты принимаемого сигнала fпр третий выход синхронизатора 7 по сигналу гетеродинной частоты fc1 или fc2 соединен со вторым входом приемного устройства 4. Для смещения частоты сигнала в область доплеровских частот fд четвертый выход синхронизатора 7 по сигналу промежуточной частоты fпр соединен с третьим входом приемного устройства 4. Для формирования частоты дискретизации аналого-цифрового преобразователя (АЦП) пятый выход синхронизатора 7 по сигналу опорной частоты fca соединен с четвертым входом приемного устройства 4, а для синхронизации работы цифрового процессора сигналов шестой выход по сигналу тактовой частоты fсп соединен со вторым входом цифрового процессора сигналов 6.To receive signals from the antenna arrays, the first output of the circulator 3 is connected to the input of the receiving device 4, and to transmit the transmitted and receiving reflected signals, the second output of the circulator 3 is connected to the input-output of the rotating transition 26. To start the transmitting device by the frequency signal F p the first output of the synchronizer 7 is connected to the first input of the transmission device 2, and for the formation of the emitted microwave signal of frequency f 1, f 2 of the second synchronizer output 7 is connected to the second input of the transmitting apparatus 2. for the formation of interm exact frequency of the received signal f ave third output signal by synchronizer 7 heterodyne frequency f c1 or f c2 is connected to the second input of the receiving device 4. For the offset frequency signal to the Doppler frequency f d fourth synchronizer output signal 7 to the intermediate frequency f is connected to a third straight the input of the receiving device 4. To generate the sampling frequency of the analog-to-digital converter (ADC), the fifth output of the synchronizer 7 is connected to the fourth input of the receiving device 4 by the signal of the reference frequency f ca , and for the synchronization of the digital signal processor, the sixth output on a clock signal f sp connected to the second input of a digital signal processor 6.

Для синхронизации работы процессора данных 9 седьмой выход синхронизатора 7 по импульсному сигналу fпd≈2 кГц соединен с первым входом цифрового процессора данных 9, второй вход которого соединен с выходом датчика угла 8. Для управления режимами работы синхронизатора 7 первый выход цифрового процессора данных соединен со вторым входом синхронизатора 7.To synchronize the operation of the data processor 9, the seventh output of the synchronizer 7 is connected to the first input of the digital data processor 9 by a pulse signal f pd ≈ 2 kHz, the second input of which is connected to the output of the angle sensor 8. To control the operating modes of the synchronizer 7, the first output of the digital data processor is connected to the second input of the synchronizer 7.

Для управления цифровым процессором сигналов 6 в режиме обужения суммарной диаграммы направленности по сигналу «n оборот» второй выход процессора данных 9 соединен с третьим входом цифрового процессора сигналов. Для управления режимами работы и выдачи исходных параметров третий выход цифрового процессора данных 9 соединен с четвертым входом цифрового процессора сигналов 6 (сигналы передаются по стандартному интерфейсу).To control the digital signal processor 6 in the mode of framing the total radiation pattern by the signal "n revolution", the second output of the data processor 9 is connected to the third input of the digital signal processor. To control the operating modes and output the initial parameters, the third output of the digital data processor 9 is connected to the fourth input of the digital signal processor 6 (signals are transmitted via a standard interface).

Для приема и обработки радиолокационной информации первый вход процессора сигналов 6 соединен с выходом приемного устройства 4, выход цифрового процессора сигналов 6 соединен со входом индикатора 10.To receive and process radar information, the first input of the signal processor 6 is connected to the output of the receiving device 4, the output of the digital signal processor 6 is connected to the input of the indicator 10.

Для работы антенных решеток на разных несущих частотах f1 или f2 введены первый и второй разделительные фильтры 24 и 25, при этом вход-выход первой антенной решетки 20 через первый разделительный фильтр 24 соединен с входом-выходом вращающегося перехода 26, а вход-выход второй антенной решетки 21 соединен через второй разделительный фильтр 25 с входом-выходом вращающегося перехода 26.For the operation of the antenna arrays at different carrier frequencies f 1 or f 2 , the first and second separation filters 24 and 25 are introduced, while the input-output of the first antenna array 20 is connected to the input-output of the rotary transition 26 through the first separation filter 24, and the input-output the second antenna array 21 is connected through a second separation filter 25 to the input-output of the rotating transition 26.

Для переключения несущих частот через период обзора при работе двух антенных решеток 20 и 21 второй вход синхронизатора 7 по командам управления соединен с первым выходом процессора данных 9. С целью обеспечения селекции отражений по углу для обужения суммарной диаграммы направленности на прием в процессоре сигналов 6 используется: устройство обработки сигналов суммарно-разностной диаграммы 60, включающее: устройство модуля 61, коммутатор 62, первое устройство памяти 63, второе устройство памяти 64, устройство суммы 65, первое устройство разности 66. Кроме того, в процессор сигналов 6 введено устройство обужения 67, состоящее из второго устройства разности 68, первого устройства умножения 69 и второго устройства умножения 70. При этом для получения модуля отраженных сигналов выход приемного устройства 4 по квадратурным сигналам UI и UQ соединен с устройством модуля 61 в цифровом процессоре сигналов 6 (через 2×16-разрядную линию). Накопление сигналов в первом 63 или втором 64 устройствах памяти производится через коммутатор 62, на вход которого подаются сигналы из устройства модуля 61. Для обеспечения коммутации на второй вход коммутатора 62 подаются сигналы («n» оборота).To switch the carrier frequencies through the review period when two antenna arrays 20 and 21 are in operation, the second input of the synchronizer 7 is connected to the first output of the data processor 9 by control commands. In order to ensure angle reflection selection to narrow the overall radiation pattern in the signal processor 6, the following is used: a signal processing device of a sum-difference diagram 60, including: a module device 61, a switch 62, a first memory device 63, a second memory device 64, a sum device 65, a first difference device and 66. In addition, a shrink device 67 is introduced into the signal processor 6, consisting of a second difference device 68, a first multiplier device 69, and a second multiplier device 70. In this case, to obtain a reflected signal module, the output of the receiving device 4 by quadrature signals U I and U Q is connected to the device of module 61 in the digital signal processor 6 (via a 2 × 16-bit line). Signals are accumulated in the first 63 or second 64 memory devices through a switch 62, to the input of which signals from the device of the module 61 are supplied. To ensure switching, signals (“n” turns) are sent to the second input of the switch 62.

Коммутатор по сигналу «n оборота» управляется из процессора данных 9, для чего второй выход процессора данных 9 соединен с третьим входом процессора сигналов 6. Для образования суммарной и разностной диаграмм направленности антенны выход первого устройства памяти 63 соединен с первым входом устройства суммы 65 и первым входом устройства разности 66, а выход второго устройства памяти 64 соединен со вторым входом устройства суммы 65 и вторым входом устройства разности. Непосредственно обужение суммарной диаграммы направленности производит устройство обужения 67, в котором сигналы суммарной диаграммы с выхода устройства суммы 65 устройства обработки 60 суммарно-разностной диаграммы подаются на устройство обужения 67, на первый вход второго устройства разности 68 и на второй вход устройства умножения 69, а выход первого устройства разности 66 подается на вход первого устройства умножения 69.The switch according to the "n revolution" signal is controlled from the data processor 9, for which the second output of the data processor 9 is connected to the third input of the signal processor 6. To form the total and difference radiation patterns of the antenna, the output of the first memory device 63 is connected to the first input of the sum device 65 and the first the input of the difference device 66, and the output of the second memory device 64 is connected to the second input of the device of the sum 65 and the second input of the difference device. Directly framing the total radiation pattern produces the firing device 67, in which the signals of the total diagram from the output of the sum device 65 of the processing device 60 of the total difference diagram are supplied to the firing device 67, to the first input of the second difference device 68 and to the second input of the multiplying device 69, and the output the first difference device 66 is supplied to the input of the first multiplication device 69.

Для получения обуженной суммарной диаграммы сигналы разностной диаграммы после умножения на коэффициент «k» с выхода первого устройства умножения 69 подаются во второе устройство разности 68. Далее с выхода второго устройства разности 68 сигналы обуженной диаграммы направленности подаются на вход второго устройства умножения 70, где умножаются на сигналы первоначальной (необуженной) суммарной диаграммы. С выхода второго устройства умножения сигналы поступают в индикатор 10To obtain a narrowed total diagram, the signals of the difference diagram after multiplying by the coefficient “k” from the output of the first multiplication device 69 are supplied to the second difference device 68. Then, from the output of the second difference device 68, the signals of the narrowed radiation pattern are fed to the input of the second multiplication device 70, where they are multiplied by signals of the initial (unbroken) summary chart. From the output of the second multiplication device, the signals are sent to indicator 10

РЛС работает как в когерентном, так и некогерентном режиме.The radar operates in both coherent and incoherent mode.

Работу РЛС в когерентном режиме обеспечивает высокостабильный задающий генератор 5, частота которого fг является базовой и используется в синхронизаторе 7 для формирования сигнала излучения несущей частоты L-диапазона, а также гетеродинного и других сигналов, синхронизирующих работу блоков аналого-цифрового преобразователя.The radar in coherent mode provides a highly stable master oscillator 5, the frequency of which f g is the base and is used in the synchronizer 7 to generate the radiation signal of the carrier frequency of the L-band, as well as heterodyne and other signals that synchronize the operation of the blocks of the analog-to-digital Converter.

Все высокочастотные сигналы, необходимые для работы РЛС, формируются в синхронизаторе 7 путем умножения частоты задающего генератора 5, а низкочастотные синхронизирующие сигналы формируются путем деления частоты сигнала задающего генератора 5. Обработка принимаемых отраженных сигналов в РЛС производится в цифровом процессоре сигналов 6, который обеспечивает сжатие, накопление, фильтрацию, пороговую обработку сигналов, присвоение и преобразование координат, а также формирование массива радиолокационной информации для выведения ее на индикатор 10.All high-frequency signals necessary for the operation of the radar are generated in the synchronizer 7 by multiplying the frequency of the master oscillator 5, and low-frequency synchronizing signals are formed by dividing the frequency of the signal of the master oscillator 5. Processing of the received reflected signals in the radar is performed in a digital signal processor 6, which provides compression, accumulation, filtering, threshold processing of signals, assignment and transformation of coordinates, as well as the formation of an array of radar information to display it on The lamp 10.

В РЛС цифровой процессор данных 9 обеспечивает вычисление параметров РЛС в когерентном и некогерентном режимах, а также выработку сигналов и команд для управления блоками РЛС.In radar, a digital data processor 9 provides the calculation of radar parameters in coherent and incoherent modes, as well as the generation of signals and commands for controlling radar units.

Цифровой процессор данных 9 вычисляет текущие координаты радиолокационной информации, используя значения угла поворота лопасти вертолета, снимаемых с датчика угла 8.Digital data processor 9 calculates the current coordinates of the radar information using the values of the angle of rotation of the helicopter blade, taken from the angle sensor 8.

Для присвоения координат радиолокационной информации четвертый выход цифрового процессора данных 9 соединен с пятым входом цифрового процессора сигналов 6.To assign the coordinates of the radar information, the fourth output of the digital data processor 9 is connected to the fifth input of the digital signal processor 6.

В режиме обнаружения наземных препятствий РЛС работает следующим образом. При работе двигателя вертолета производится вращение лопастей с антенными решетками 20 и 21 в круговом секторе.In the detection mode of ground obstacles, the radar operates as follows. During operation of the helicopter engine, the blades rotate with antenna arrays 20 and 21 in the circular sector.

В процессе вращения антенных решеток 20 и 21 усилитель мощности 11 усиливает высокочастотные импульсы несущей частоты f1 или f2, поступающие из синхронизатора 7, и через циркулятор 3, фидерный тракт и вращающийся переход 26 передают их в ту или иную антенную решетку 20 или 21.During the rotation of the antenna arrays 20 and 21, the power amplifier 11 amplifies the high-frequency pulses of the carrier frequency f 1 or f 2 coming from the synchronizer 7, and through the circulator 3, the feeder path and the rotary transition 26 transmit them to this or that antenna array 20 or 21.

В зависимости от излучаемой частоты f1 или f2 сигнал излучения поступает в первую антенную решетку 20 или во вторую 21. Это определяется разделительными фильтрами 24 и 25. Антенными решетками 20, 21 эти импульсы излучаются в пространство и распространяются в направлении, определяемом диаграммой направленности антенны. Переключение частоты излучения на f1 или f2 осуществляется в синхронизаторе 7 по командам, выдаваемым из процессора данных 9 и формируемым по данным датчика угла поворота лопасти. Излучение частот f1 или f2 чередуется во времени, соответствующем одному обороту лопасти. На вход модулятора 12 из синхронизатора 7 поступают импульсы запуска Fп. Частота повторения импульсов запуска Fп формируется в синхронизаторе 7 путем деления частоты сигнала fг задающего генератора 5. Длительность импульса также формируется из сигнала задающего генератора путем использования периода этого сигнала. Модулятор 12 осуществляет модуляцию высокочастотного сигнала f1, f2 и формирует импульсы, поступающие в усилитель мощности 11, имеющие заданную длительность τ и период повторения Тп, определяемый однозначной дальностью. Высокочастотный сигнал несущей частоты f1 или f2 формируется синхронизатором 7.Depending on the emitted frequency f 1 or f 2, the radiation signal enters the first antenna array 20 or the second 21. This is determined by the separation filters 24 and 25. The antenna arrays 20, 21 are emitted into space and propagate in the direction determined by the antenna radiation pattern . Switching the radiation frequency to f 1 or f 2 is carried out in the synchronizer 7 according to the commands issued from the data processor 9 and generated according to the data of the angle of rotation of the blade. The radiation of frequencies f 1 or f 2 alternates in time corresponding to one revolution of the blade. The input of the modulator 12 from the synchronizer 7 receives the start pulses F p . The repetition frequency of the start pulses F p is generated in the synchronizer 7 by dividing the frequency of the signal f g of the master oscillator 5. The pulse duration is also formed from the signal of the master oscillator by using the period of this signal. The modulator 12 modulates the high-frequency signal f 1 , f 2 and generates pulses entering the power amplifier 11 having a given duration τ and a repetition period T p defined by a unique range. The high-frequency signal of the carrier frequency f 1 or f 2 is generated by the synchronizer 7.

От задающего генератора 5 сигнал с частотой fг поступает в синхронизатор 7, умножается до более высокой частоты и используется в качестве несущей частоты f1 или f2 (где f2=f1+Δf, a Δf - разнос частот излучаемых сигналов антенными решетками) радиолокационного сигнала, излучаемого антенными решетками. Также в процессе вращения антенных решеток отраженные сигналы от наземных препятствий принимаются антенной решеткой 20 или 21 и через разделительные фильтры 24 или 25, вращающийся переход 26, фидерный тракт и циркулятор 3 поступают в приемное устройство 4.From the master oscillator 5, a signal with a frequency f g enters the synchronizer 7, is multiplied to a higher frequency and is used as the carrier frequency f 1 or f 2 (where f 2 = f 1 + Δf, and Δf is the frequency spacing of the emitted signals by the antenna arrays) radar signal emitted by antenna arrays. Also, during the rotation of the antenna arrays, the reflected signals from ground obstacles are received by the antenna array 20 or 21 and through the separation filters 24 or 25, the rotating transition 26, the feeder path and the circulator 3 are received in the receiving device 4.

Отраженные сигналы в смесителе СВЧ приемника 13 смешиваются с сигналами синхронизатора «fc1» или «fc2», отличающимися на промежуточную частоту (где fc1=f1+fпр; fс2=f2+fпр), в результате чего образуются сигналы промежуточной частоты fпр.The reflected signals in the mixer of the microwave receiver 13 are mixed with the synchronizer signals "f c1 " or "f c2 ", differing in the intermediate frequency (where f c1 = f 1 + f pr ; f c2 = f 2 + f pr ), as a result of which signals of intermediate frequency f ave

Сигналы промежуточной частоты поступают в аналого-цифровой процессор 19, где в усилителе промежуточной частоты УПЧ 14 усиливаются и поступают на фазовые детекторы 15 и 16, на которые от синхронизатора 7 поступает сигнал с частотой, равной промежуточной частоте fпр, причем на один из фазовых детекторов сигнал fпр поступает со сдвигом π/2. На выходах фазовых детекторов образуются синфазный I и квадратурный Q сигналы. Далее оба сигнала U1 и UQ в АЦП 17 и 18, запускаемых с помощью синхросигнала fca, преобразуются в цифровую форму.The intermediate frequency signals are fed to an analog-to-digital processor 19, where in the intermediate frequency amplifier UPCH 14 are amplified and fed to phase detectors 15 and 16, to which a signal with a frequency equal to the intermediate frequency f pr is supplied from the synchronizer 7, and to one of the phase detectors the signal f pr comes with a shift π / 2. At the outputs of the phase detectors, in-phase I and quadrature Q signals are generated. Next, both signals U 1 and U Q in the ADC 17 and 18, triggered by the clock signal f ca , are converted to digital form.

С выходов АЦП 17 и 18 сигналы двух квадратур UI и UQ поступают в цифровой процессор сигналов 6, синхронизируемый сигналом тактовой частоты fсп с шестого выхода синхронизатора 7 (для передачи сигналов из АЦП в цифровой процессор сигналов 6 применяется 2×16-разрядная линия, для передачи сигналов из цифрового процессора данных в цифровой процессор сигналов и обратно применяется стандартный магистральный параллельный интерфейс МПИ ГОСТ 26765.51-86).From the outputs of the ADCs 17 and 18, the signals of two quadrature U I and U Q are fed to a digital signal processor 6, synchronized by a clock signal f sp from the sixth output of the synchronizer 7 (a 2 × 16-bit line is used to transmit signals from the ADC to the digital signal processor 6 , to transfer signals from the digital data processor to the digital signal processor and vice versa, the standard trunk parallel interface MPI GOST 26765.51-86 is used).

В цифровом процессоре сигналов 6 (фиг.4) сигналы двух квадратур UI и UQ из приемного устройства поступают в устройство модуля 61 устройства обработки сигналов суммарно-разностной диаграммы антенны 60, после которого сигналы поступают на коммутатор 62.In the digital signal processor 6 (Fig. 4), the signals of two quadratures U I and U Q from the receiving device are sent to the device of the module 61 of the signal processing device of the sum-difference diagram of the antenna 60, after which the signals are sent to the switch 62.

В зависимости от номера оборота антенной решетки выход коммутатора подключается к первому устройству памяти 63 или второму 64. При этом при «n» обороте радиолокационная информация поступает в первое устройство памяти 63, а при обороте «n+1» - во второе устройство памяти 64, где соответственно накапливаются сигналы, принятые первой и второй антенной решеткой (20 и 21). После накопления сигналов отражений от наземных препятствий в обоих устройствах памяти 63 и 64 сигналы поступают на устройство суммы 65, где из одноименных сигналов по дальности и азимуту формируется суммарная диаграмма, и на первое устройство разности 66, где формируется разностная диаграмма.Depending on the rotation number of the antenna array, the output of the switch is connected to the first memory device 63 or second 64. In this case, with “n” rotation, the radar information enters the first memory device 63, and with a rotation of “n + 1” - into the second memory device 64, where, respectively, the signals received by the first and second antenna array (20 and 21) are accumulated. After the accumulation of reflection signals from ground-based obstacles in both memory devices 63 and 64, the signals are sent to a sum device 65, where a sum chart is formed from the signals of the same range and azimuth, and to the first difference device 66, where a difference chart is formed.

С выходов устройств суммы 65 и разности 66 сигналы поступают на устройство обужения 67, которое состоит из второго устройства разности 68, первого устройства умножения 69 и второго устройства умножения 70. Сигналы с первого устройства разности 66 поступают в первое устройство умножения 69, где сигналы разностной диаграммы умножаются на коэффициент «k», который определяет величину угла обужения суммарной диаграммы направленности в угломестной плоскости. Из первого устройства умножения 69 сигналы поступают во второе устройство разности 68, где из сигналов суммарной диаграммы вычитаются усиленные на коэффициент «k» сигналы разностной диаграммы. На выходе второго устройства разности 68 формируется обуженная суммарная диаграмма направленности в угломестной плоскости. Для дальнейшего обострения суммарной диаграммы направленности и снижения уровня боковых лепестков сигналы с выхода второго устройства разности 68 подаются во второе устройство умножения 70, где одноименные сигналы по дальности и азимуту первичной суммарной диаграммы умножаются на соответствующие сигналы обуженной суммарной диаграммы. С выхода второго устройства умножения 70 сигналы поступают на индикатор 10 для их отображения.From the outputs of the devices of the sum 65 and the difference 66, the signals are fed to the fencing device 67, which consists of the second difference device 68, the first multiplier device 69 and the second multiplier device 70. The signals from the first difference device 66 are fed to the first multiplier device 69, where the signals of the difference diagram multiplied by the coefficient "k", which determines the magnitude of the angle of obuzhenie total radiation pattern in the elevation plane. From the first multiplication device 69, the signals enter the second difference device 68, where the signals of the difference diagram amplified by the coefficient “k” are subtracted from the signals of the total diagram. At the output of the second difference device 68, a narrowed total radiation pattern is formed in the elevation plane. To further aggravate the overall radiation pattern and reduce the level of the side lobes, the signals from the output of the second difference device 68 are supplied to the second multiplication device 70, where the same signals in range and azimuth of the primary total diagram are multiplied by the corresponding signals of the narrowed total diagram. From the output of the second multiplication device 70, the signals are fed to the indicator 10 to display them.

Технический результат предложения заключается в обужении суммарной диаграммы направленности антенны.The technical result of the proposal is to narrow the overall antenna pattern.

При этом величина обужения

Figure 00000002
может быть более 10. Обужение суммарной диаграммы на прием за счет угловой селекции обеспечивает возможность обнаружения наземных препятствий в требуемой угловой зоне по углу места относительно плоскости вращения антенных решеток (лопастей).Moreover, the size of
Figure 00000002
may be more than 10. The narrowing of the total reception pattern due to angular selection makes it possible to detect ground-based obstacles in the required angular zone by the elevation angle relative to the plane of rotation of the antenna arrays (blades).

Claims (1)

Вертолетная радиолокационная станция обнаружения наземных препятствий состоит из антенной системы, состоящей из первой сканирующей антенной решетки и второй сканирующей антенной решетки, размещенных в первой лопасти вертолета и второй лопасти вертолета, а также первого и второго разделительных фильтров, при этом вход-выход первой антенной решетки через первый разделительный фильтр соединен со входом-выходом вращающегося перехода, вход-выход второй антенной решетки соединен через второй разделительный фильтр со входом-выходом вращающегося перехода, передающего устройства, циркулятора, приемного устройства, задающего генератора, цифрового процессора сигналов, включающего устройство обработки суммарно-разностной диаграммы, состоящее из устройства нахождения модуля по двум квадратурам отраженных сигналов, коммутатора, первого устройства памяти, второго устройства памяти, устройства суммы и первого устройства разности, синхронизатора, датчика угла, цифрового процессора данных и индикатора, при этом вход циркулятора соединен с выходом передающего устройства, первый выход циркулятора соединен с первым входом приемного устройства, второй выход циркулятора соединен со входом-выходом вращающегося перехода, первый выход синхронизатора соединен с первым входом передающего устройства, второй выход синхронизатора - со вторым входом передающего устройства, третий выход синхронизатора соединен со вторым входом приемного устройства, четвертый выход синхронизатора - с третьим входом приемного устройства, пятый выход - с четвертым входом приемного устройства, шестой выход - со вторым входом цифрового процессора сигналов, а седьмой выход - с первым входом цифрового процессора данных, второй вход которого соединен с выходом датчика угла, второй выход цифрового процессора данных соединен с третьим входом цифрового процессора сигналов, а третий выход цифрового процессора данных соединен с четвертым входом цифрового процессора сигналов, четвертый выход цифрового процессора данных соединен с пятым входом цифрового процессора сигналов, первый вход которого соединен с выходом приемного устройства, а выход цифрового процессора сигналов - со входом индикатора, отличающаяся тем, что в цифровой процессор сигналов введено устройство обужения суммарной диаграммы направленности, состоящее из второго устройства разности, первого устройства умножения и второго устройства умножения, при этом первый вход второго устройства разности соединен с выходом устройства суммы, а выход второго устройства разности соединен с первым входом второго устройства умножения, второй вход которого соединен с выходом устройства суммы, вход первого устройства умножения соединен с выходом первого устройства разности, а выход первого устройства умножения соединен со вторым входом второго устройства разности, выход второго устройства умножения соединен со входом индикатора, второй вход синхронизатора соединен с первым выходом цифрового процессора данных, при этом цифровой процессор данных вычисляет параметры станции в когерентном и некогерентном режимах и вычисляет текущие координаты радиолокационной информации, используя углы поворота лопасти вертолета, снимаемые с датчика угла, а цифровой процессор сигналов обеспечивает сжатие, накопление, фильтрацию, пороговую обработку сигналов, присвоение и преобразование координат, а также формирование массива радиолокационной информации для выведения ее на экран индикатора.A helicopter radar station for detecting ground-based obstacles consists of an antenna system consisting of a first scanning antenna array and a second scanning antenna array located in the first blade of the helicopter and the second blade of the helicopter, as well as the first and second separation filters, with the input-output of the first antenna array through the first separation filter is connected to the input-output of the rotating transition, the input-output of the second antenna array is connected through the second separation filter to the input-output of the rotation a transition, a transmitting device, a circulator, a receiving device, a master oscillator, a digital signal processor, including a sum-difference diagram processing device, consisting of a device for finding a module by two reflected signal quadratures, a switch, a first memory device, a second memory device, a sum device, and the first difference device, synchronizer, angle sensor, digital data processor and indicator, while the input of the circulator is connected to the output of the transmitting device, the first the output of the circulator is connected to the first input of the receiving device, the second output of the circulator is connected to the input-output of the rotating transition, the first output of the synchronizer is connected to the first input of the transmitting device, the second output of the synchronizer is connected to the second input of the transmitting device, the third output of the synchronizer is connected to the second input of the receiving device , the fourth output of the synchronizer is with the third input of the receiving device, the fifth output is with the fourth input of the receiving device, the sixth output is with the second input of the digital percent an essor of signals, and the seventh output is with the first input of the digital data processor, the second input of which is connected to the output of the angle sensor, the second output of the digital data processor is connected to the third input of the digital signal processor, and the third output of the digital data processor is connected to the fourth input of the digital signal processor, the fourth output of the digital data processor is connected to the fifth input of the digital signal processor, the first input of which is connected to the output of the receiving device, and the output of the digital signal processor is connected to indicator house, characterized in that a digital beam processor is introduced into the digital signal processor, consisting of a second difference device, a first multiplication device and a second multiplication device, while the first input of the second difference device is connected to the output of the sum device, and the output of the second difference device connected to the first input of the second multiplication device, the second input of which is connected to the output of the sum device, the input of the first multiplication device is connected to the output of the first device difference, and the output of the first multiplier is connected to the second input of the second difference device, the output of the second multiplier is connected to the indicator input, the second synchronizer input is connected to the first output of the digital data processor, while the digital data processor calculates the station parameters in coherent and incoherent modes and calculates the current coordinates of the radar information using the angles of rotation of the helicopter blade, taken from the angle sensor, and the digital signal processor provides compression, n accumulation, filtering, threshold signal processing, assignment and transformation of coordinates, as well as the formation of an array of radar information for displaying it on the indicator screen.
RU2005110343/09A 2005-04-11 2005-04-11 Helicopter ground obstacles detection radar RU2296344C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005110343/09A RU2296344C2 (en) 2005-04-11 2005-04-11 Helicopter ground obstacles detection radar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005110343/09A RU2296344C2 (en) 2005-04-11 2005-04-11 Helicopter ground obstacles detection radar

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005110343A RU2005110343A (en) 2006-10-20
RU2296344C2 true RU2296344C2 (en) 2007-03-27

Family

ID=37437489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005110343/09A RU2296344C2 (en) 2005-04-11 2005-04-11 Helicopter ground obstacles detection radar

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2296344C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005110343A (en) 2006-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11656325B2 (en) Methods and apparatus to realize scalable antenna arrays with large aperture
US9250319B2 (en) Floodlight radar system for detecting and locating moving targets in three dimensions
US7391362B2 (en) Linear FM radar
CN100541227C (en) Subaperture radar altimeter
CN110109117B (en) Satellite-borne synthetic aperture radar convolution modulation interference method based on frequency control array
US20160103216A1 (en) Using frequency diversity to detect objects
RU2522982C2 (en) All-around looking radar
RU2496120C2 (en) Multifunctional multirange scalable radar system for aircraft
Samczyński et al. Trial results on bistatic passive radar using non-cooperative pulse radar as illuminator of opportunity
Zoeller et al. Passive coherent location radar demonstration
RU2315332C1 (en) Radiolocation station
Vavriv et al. Recent advances in millimeter-wave radars
RU2696274C1 (en) Small-size multi-mode on-board radar system for equipping promising unmanned and helicopter systems
de Quevedo et al. X-band ubiquitous radar system: First experimental results
RU2296344C2 (en) Helicopter ground obstacles detection radar
RU2608338C1 (en) Signals processing device in ground and space forward-scattering radar system
RU2256939C1 (en) Radar for helicopter
Belyaev et al. The range of pedestrian detection with automotive radar
RU2640406C1 (en) Method of ground mapping of onboard radar in front review sector
RU2194288C2 (en) Radar system
RU2206903C2 (en) Radar for helicopter
Tan Signal Processing Techniques for LFMCW Radar under Urban Low, Slow, and Small Conditions
Dias et al. Designing, measurement and analysis of a short range fmcw radar
Romero-Paisano et al. Accurate multi-target surveillance system over wide areas
RU2691387C1 (en) Method of helicopters detection by onboard radar station