RU2578168C1 - Global terrestrial-space detection system for air and space objects - Google Patents
Global terrestrial-space detection system for air and space objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578168C1 RU2578168C1 RU2014150323/07A RU2014150323A RU2578168C1 RU 2578168 C1 RU2578168 C1 RU 2578168C1 RU 2014150323/07 A RU2014150323/07 A RU 2014150323/07A RU 2014150323 A RU2014150323 A RU 2014150323A RU 2578168 C1 RU2578168 C1 RU 2578168C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- transmitting
- receiving
- control
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации, в частности к наземно-космическим радиолокационным комплексам.The invention relates to the field of radar, in particular to ground-space radar systems.
В настоящее время одной из актуальнейших задач является обеспечение контроля воздушного и космического пространства в разнесенных больших по размерам зонах. Эта задача наиболее эффективно может быть решена при размещении передатчиков зондирующего сигнала на космических аппаратах на околоземной орбите.Currently, one of the most urgent tasks is to ensure control of air and outer space in spaced large areas. This problem can be most effectively solved by placing probes signal transmitters on spacecraft in near-earth orbit.
Известна «Система обнаружения и измерения координат целей» (свидетельство РФ №25098, МПК G01S 13/06, 12.04.2002, автор Олейников Л.Ф.), содержащая передатчик импульсных радиосигналов, установленный на космическом аппарате на геостационарной или околоземной орбите, разнесенные стационарные или мобильные приемные устройства, установленные на водном, сухопутном или воздушном транспорте, и общий центр обработки радиосигналов, который соединен линиями связи с приемными устройствами.The well-known "System for detecting and measuring coordinates of targets" (RF certificate No. 25098, IPC G01S 13/06, 04/12/2002, author Oleinikov LF), containing a transmitter of pulsed radio signals mounted on a spacecraft in a geostationary or near-earth orbit, stationary or mobile receiving devices installed on water, land or air transport, and a common center for processing radio signals, which is connected by communication lines to receiving devices.
Кроме этого, известна еще одна «Наземно-космическая радиолокационная система» (свидетельство РФ №36147, МПК G01S 13/06, 11.11.2003, авторы: Олейников Л.Ф., Бендерский Г.П., Ляхов Н.А., Вальшонок З.С). Данная многопозиционная система содержит передатчик космического базирования, режимы работы которого задаются с наземной станции управления, и разнесенные приемные устройства наземного, водного или космического базирования, синхронизируемые сигналами передатчика и соединенные с центральной станцией обработки радиолокационных сигналов через космическую линию связи.In addition, another “Terrestrial-space radar system” is known (RF certificate No. 36147, IPC G01S 13/06, 11.11.2003, authors: Oleinikov L.F., Bendersky G.P., Lyakhov N.A., Valshonok Z.S). This multi-position system contains a space-based transmitter, the operating modes of which are set from the ground control station, and diversity receivers for ground, water or space-based, synchronized by the transmitter signals and connected to the central station for processing radar signals via a space communication line.
Обе представленные выше разнесенные наземно-космические радиолокационные системы работают по традиционному способу моностатической радиолокации, при котором происходит зондирование зоны обнаружения сигналом передатчика и прием и обработка сигналов, отраженных от воздушных объектов.Both of the above diversity of ground-space radar systems operate according to the traditional method of monostatic radar, in which the detection zone is probed by the transmitter signal and the reception and processing of signals reflected from airborne objects takes place.
Большинство известных радиолокационных средств, основанных на традиционных способах моностатической радиолокации (в том числе наземно-космические радиолокационные системы-аналоги), из-за слабости отраженного сигнала малоэффективны для обнаружения сверхмалоразмерных и низколетящих воздушных и воздушно-космических объектов с малой эффективной площадью рассеяния (ЭПР), а также объектов с радиопоглощающими покрытиями, в частности объектов, изготовленных по технологии «Стелс».Due to the weakness of the reflected signal, most known radar tools based on traditional methods of monostatic radar (including ground-based space radar systems-analogues) are ineffective for detecting ultra-small and low-flying air and aerospace objects with a small effective scattering area (EPR) , as well as objects with radar absorbing coatings, in particular objects made using the Stealth technology.
Для реализации глобальной системы контроля космического пространства необходимо размещение передатчиков на высокоэллиптической или геостационарной орбитах. При этом передатчики находятся на расстояниях около 40 тысяч километров до Земли и приземного слоя. Это исключает радиолокацию указанных объектов традиционной моностатической радиолокацией.To implement a global space monitoring system, it is necessary to place transmitters in highly elliptical or geostationary orbits. At the same time, the transmitters are located at distances of about 40 thousand kilometers from the Earth and the surface layer. This eliminates the radiolocation of these objects with traditional monostatic radar.
Кроме того, в результате значительных флюктуаций эхо-сигнала и электромагнитной длины трассы происходит уменьшение вероятности обнаружения и ухудшение точностных характеристик.In addition, as a result of significant fluctuations in the echo signal and the electromagnetic path length, the detection probability decreases and the accuracy characteristics deteriorate.
Для повышения эффективности обнаружения целей можно увеличить мощность передатчика. Однако для обнаружения сверхмалоразмерных целей необходимая средняя мощность достигает сотни мегаватт.To increase the efficiency of target detection, you can increase the transmitter power. However, to detect ultra-small targets, the required average power reaches hundreds of megawatts.
Еще одним недостатком, обусловленным импульсным зондированием, является необходимость синхронизации приемных устройств относительно сигнала передатчика.Another disadvantage due to pulsed sounding is the need to synchronize the receiving devices relative to the transmitter signal.
В условиях повышения летно-технических характеристик средств воздушного нападения (СВН), а именно снижения отражательных свойств целей при реализации технологии «Стелс», возрастания скоростей, расширения диапазона используемых высот полета объектов от предельно малых до космических возникает необходимость изыскания других физических принципов обнаружения, сопровождения и распознавания СВН и создания на их основе новых средств радиолокации.In conditions of increasing the flight technical characteristics of air attack weapons (STS), namely, reducing the reflective properties of targets when implementing the Stealth technology, increasing speeds, expanding the range of used flight altitudes of objects from extremely small to space, it becomes necessary to find other physical principles for detection, tracking and recognition of IOS and the creation on their basis of new means of radar.
Одним из возможных направлений создания средств обнаружения воздушных и воздушно-космических объектов является использование бистатического метода локации «на просвет». Использование этого метода позволяет реализовать уникальные свойства радиолокации «на просвет» - полную нечувствительность к наличию радиопоглощающего покрытия (технология «Стелс») у объекта и резкое, на 3-4 порядка, увеличение, по сравнению с моностатической радиолокацией, величины ЭПР, что существенно повышает вероятность обнаружения объектов, позволяя при этом значительно снизить мощность передатчика по сравнению с моностатической РЛС. Кроме того, исключаются требования к синхронизации приемных и передающих устройств, отсутствует зависимость характеристик «просветных» радиолокационных комплексов от флюктуации ЭПР целей и электромагнитной длины трассы.One of the possible directions of creating means for detecting air and aerospace objects is the use of a bistatic method of location “in the light”. Using this method allows you to realize the unique properties of radar "in the light" - complete insensitivity to the presence of a radar absorbing coating (Stealth technology) in the object and a sharp, 3-4 orders of magnitude, increase in comparison with monostatic radar, the EPR value, which significantly increases the probability of detecting objects, while allowing significantly reduce the power of the transmitter compared to a monostatic radar. In addition, the requirements for synchronization of receiving and transmitting devices are excluded, there is no dependence of the characteristics of “translucent” radar systems on the fluctuation of the EPR targets and the electromagnetic path length.
Примером использования метода локации «на просвет» может служить многозвенный радиолокационный комплекс (МРЛК), представленный в Евразийской заявке №200501120 от 19.07.2005, патент №007857, авторы Бляхман А.Б., Самарин А.В.An example of the use of the “in the light” location method is the multi-link radar complex (MRLK), presented in Eurasian application No. 200501120 of July 19, 2005, patent No. 007857, authors Blyakhman AB, Samarin A.V.
Многозвенный радиолокационный комплекс с обнаружением «на просвет» состоит из N≥2 приемопередающих постов (ППП), расположенных на местности по контуру любой конфигурации и протяженности, и выносного рабочего места оператора, связанного с «ведущим» ППП по каналу связи. «Ведущим» может быть любой из ППП. Недостатком такого комплекса является ограниченная зона обнаружения. Механическое увеличение количества ППП позволяет увеличить зону обнаружения по площади, но не по высоте.A multi-link radar system with detection “in the light” consists of N≥2 transceiver posts (BCP) located on the ground along the contour of any configuration and length, and an external operator’s workstation associated with the “leading” BCP through the communication channel. The “lead” can be any of the RFPs. The disadvantage of this complex is the limited detection zone. The mechanical increase in the number of SPP allows you to increase the detection area in area, but not in height.
Значительно увеличить зону обнаружения по площади и по высоте возможно путем создания наземно-космического комплекса радиолокации «на просвет» с размещением одного из постов на борту космического аппарата, находящегося на геостационарной, высокоэллиптической или околоземной орбитах. Такой наземно-космический радиолокационный комплекс представлен в патенте РФ на изобретение №2324951 от 10.01.2006, авторы Бляхман А.Б., Самарин А.В. и принят за прототип (фиг. 1).It is possible to significantly increase the detection zone by area and height by creating a ground-to-space radar complex "in the light" with the placement of one of the posts on board the spacecraft in geostationary, highly elliptical or near-earth orbits. Such a ground-space radar complex is presented in the patent of the Russian Federation for the invention No. 2244951 dated 01/10/2006, the authors Blyakhman AB, Samarin A.V. and adopted as a prototype (Fig. 1).
Наземно-космический радиолокационный комплекс содержит передающий пост 1 космического базирования, один или несколько стационарных или мобильных приемных постов 2 и наземный пункт управления (НПУ) 3.The ground-space radar complex contains a transmitting space-based
Передающий пост 1 состоит из последовательно соединенных системы управления и связи 1.3, генератора зондирующего сигнала 1.1 и передающей антенны 1.2.The transmitting
Каждый приемный пост 2 (фиг. 2) состоит из последовательно соединенных многолучевой приемной антенны 2.1, направленной на передающий пост 1, приемного устройства 2.2, специализированной цифровой вычислительной машины (СЦВМ) 2.3 и аппаратуры связи 2.4. При этом выход приемного устройства 2.2 соединен с входом СЦВМ 2.3 приемного поста 2. Данная СЦВМ 2.3 обладает возможностью функционально преобразовывать измеренные параметры воздушных и космических объектов в пространственные координаты и распознавать классы обнаруживаемых и сопровождаемых объектов. Вход-выход СЦВМ 2.3 соединен с первым входом-выходом аппаратуры связи 2.4.Each receiving station 2 (Fig. 2) consists of a series-connected multipath receiving antenna 2.1, aimed at the transmitting
НПУ 3 состоит из аппаратуры управления и связи 3.1, СЦВМ 3.2 и рабочего места оператора (РМО) 3.3. Аппаратура управления и связи 3.1 обеспечивает прием информации с приемных постов 2 и управление приемными 2 и передающим 1 постами. Первый вход-выход аппаратуры управления и связи 3.1 соединен с первым входом-выходом СЦВМ 3.2, предназначенной для отображения обработанной информации со всех приемных постов 2 на экране монитора. Второй вход-выход СЦВМ 3.2 соединен с входом-выходом РМО 3.3, выход которого является выходом всего комплекса.NPU 3 consists of control and communication equipment 3.1, STsVM 3.2 and the workplace of the operator (RMO) 3.3. The control and communication equipment 3.1 provides reception of information from receiving
Выход аппаратуры управления и связи 3.1 по линиям связи соединен с системой управления и связи 1.3 передающего поста 1, ее второй вход-выход - со вторым входом-выходом аппаратуры связи 2.4 каждого приемного поста 2.The output of the control and communication equipment 3.1 via communication lines is connected to the control and communication system 1.3 of the
Недостатком такого комплекса является относительно узкая зона обнаружения, определяемая «просветной» областью между передающим постом космического базирования и наземными приемными постами. Зона обнаружения представляет собой группу «столбов» над наземными приемными постами, вытянутыми в сторону передающего поста космического базирования (фиг. 3). Зона обнаружения отдельного приемного поста составляет по угловым координатам сектор с шириной не более ±20° относительно направления на передатчик космического базирования.The disadvantage of this complex is the relatively narrow detection zone, determined by the "lumen" area between the transmitting space-based post and ground receiving posts. The detection zone is a group of "pillars" above ground receiving posts, elongated toward the transmitting space-based post (Fig. 3). The detection zone of a separate receiving station constitutes in angular coordinates a sector with a width of not more than ± 20 ° relative to the direction to the space-based transmitter.
Значительно увеличить зону обнаружения каждого приемного комплекса (в прототипе - приемного поста) по угловым координатам до величины ±90° относительно нормали к поверхности земли возможно путем наращивания группировки передающих комплексов (в прототипе - передающих постов) на околоземной орбите, обеспечивающей сплошную зону обнаружения по углу места, организации приема сигналов от всех передающих комплексов за счет многоканального по частоте приемного устройства (соответственно частотам передающих комплексов) и формирования многолучевой пространственной диаграммы направленности приемными комплексами, закрывающей всю верхнюю полусферу (±90° по углу места).It is possible to significantly increase the detection zone of each receiving complex (in the prototype, the receiving post) in angular coordinates to a value of ± 90 ° relative to the normal to the earth's surface by increasing the grouping of transmitting complexes (in the prototype, transmitting posts) in a near-earth orbit, providing a continuous detection zone by angle places, the organization of the reception of signals from all transmitting complexes due to the multichannel frequency of the receiving device (respectively, the frequencies of the transmitting complexes) and the formation of multiple spatial directional pattern with receiving complexes, covering the entire upper hemisphere (± 90 ° in elevation).
Техническим результатом предлагаемой глобальной наземно-космической системы обнаружения воздушных и космических объектов является значительное увеличение зоны обнаружения каждого приемного комплекса по угловым координатам до величины ±90° относительно нормали к поверхности земли, в том числе для малоразмерных объектов и объектов, выполненных по технологии «Стелс».The technical result of the proposed global ground-space system for detecting air and space objects is a significant increase in the detection zone of each receiving complex in angular coordinates up to ± 90 ° relative to the normal to the earth’s surface, including for small objects and objects made using the Stealth technology .
Указанный результат достигается тем, что в систему-прототип, включающую передающий комплекс космического базирования, состоящий из системы управления и связи, первым выходом соединенной со входом генератора зондирующего сигнала, и передающей антенны, один или несколько наземных стационарных или мобильных приемных комплексов, состоящих из приемной антенны, вход которой по линиям связи соединен с выходом передающей антенны, приемного устройства, соединенного с СЦВМ приемного комплекса, вход-выход которой подключен к первому входу-выходу аппаратуры управления и связи приемного комплекса, и наземный пункт управления, состоящий из аппаратуры управления и связи, обеспечивающей прием информации с передающих и приемных комплексов и управление ими, второй вход-выход которой соединен с первым входом-выходом СЦВМ наземного пункта управления, вторым входом-выходом подключенной к входу-выходу рабочего места оператора, выход которого является выходом всей системы, первый вход-выход аппаратуры управления и связи наземного пункта управления по линиям связи соединен с входом-выходом системы управления и связи передающего комплекса, а третий ее вход-выход - со вторым входом-выходом аппаратуры управления и связи каждого приемного комплекса, введены дополнительные передающие комплексы, размещенные на космических аппаратах на околоземной орбите с угловым сдвигом α=360°/M, где M - общее количество передающих комплексов, причем в каждый передающий комплекс введены блок кодировки навигационных параметров, выход которого подключен к первому входу передающей антенны, первый вход - к выходу генератора зондирующего сигнала, а второй вход - к выходу системы навигации, выходом подключенной также ко входу системы управления и связи передающего комплекса, второй выход которой через систему ориентирования соединен со вторым входом передающей антенны, в состав каждого приемного комплекса введены диаграммообразующая схема, 1…p выходы которой подключены соответственно к 1…p входам приемного устройства, выполненного многоканальным по частоте и пространству, 1…p выходы которого соединены с 1…p входами СЦВМ, 1…k входы диаграммообразующей схемы подключены к 1…k выходам приемной антенны, управляющий вход диаграммообразующей схемы - к первому выходу блока управления лучами диаграммы направленности (ДН) антенны и частотами приема, второй выход которого соединен с управляющим входом многоканального приемного устройства, а вход - с выходом аппаратуры управления и связи приемного комплекса.This result is achieved by the fact that in the prototype system, which includes a space-based transmitting complex, consisting of a control and communication system, the first output connected to the input of the probe signal generator, and a transmitting antenna, one or more ground-based stationary or mobile receiving complexes, consisting of a receiving an antenna, the input of which is connected via the communication lines to the output of the transmitting antenna, of the receiving device connected to the main computer of the receiving complex, the input-output of which is connected to the first input-output the control and communication equipment of the receiving complex, and the ground control station, consisting of control and communication equipment, which provides information reception and control from the transmitting and receiving complexes, the second input-output of which is connected to the first input-output of the computer of the ground control point, the second input - the output connected to the input / output of the operator’s workstation, the output of which is the output of the entire system, the first input-output of the control and communication equipment of the ground control point via communication lines is connected to the input-output the control and communication system house of the transmitting complex, and its third input-output with the second input-output of the control and communication equipment of each receiving complex, additional transmitting complexes are introduced, placed on spacecraft in near-Earth orbit with an angular shift of α = 360 ° / M, where M is the total number of transmitting complexes, with a coding unit for navigation parameters introduced into each transmitting complex, the output of which is connected to the first input of the transmitting antenna, the first input is to the output of the probe signal generator, and the second input - to the output of the navigation system, the output also connected to the input of the control and communication system of the transmitting complex, the second output of which through the orientation system is connected to the second input of the transmitting antenna, a diagram-forming circuit is introduced into each receiving complex, 1 ... p outputs of which are connected respectively to 1 ... p inputs of the receiving device, multi-channel in frequency and space, 1 ... p outputs of which are connected to 1 ... p inputs of the digital computer, 1 ... k inputs of the diagram-forming circuit are connected to 1 ... k outputs m of the receiving antenna, the control input of the beam-forming circuit - to the first output of the beam control unit of the antenna radiation pattern (LH) and the receiving frequencies, the second output of which is connected to the control input of the multi-channel receiving device, and the input - to the output of the control and communication equipment of the receiving complex.
СЦВМ приемного комплекса обладает возможностью функционально преобразовывать измеренные параметры воздушных и космических объектов в пространственные координаты и распознавать классы обнаруженных и сопровождаемых объектов.The SCM of the receiving complex has the ability to functionally convert the measured parameters of air and space objects into spatial coordinates and recognize the classes of detected and tracked objects.
СЦВМ наземного пункта управления предназначена для отображения обработанной информации со всех приемных комплексов на экране монитора.SCM of the ground control center is designed to display processed information from all receiving complexes on the monitor screen.
На фиг. 4 представлена структурная схема глобальной наземно-космической системы обнаружения воздушных и космических объектов (ГЛОНКОС), где приняты следующие обозначения:In FIG. 4 is a structural diagram of a global terrestrial-space system for detecting air and space objects (GLONKOS), where the following notation is adopted:
1 - передающие комплексы;1 - transmitting complexes;
1.1 - генератор зондирующего сигнала;1.1 - probe signal generator;
1.2 - передающая антенна;1.2 - transmitting antenna;
1.3 - система управления и связи;1.3 - control and communication system;
1.4 - блок кодировки навигационных параметров;1.4 - block encoding navigation parameters;
1.5 - система навигации;1.5 - navigation system;
1.6 - система ориентирования;1.6 - orientation system;
2 - многоканальные приемные комплексы;2 - multichannel receiving complexes;
3 - наземный пункт управления (НПУ);3 - ground control point (NPU);
3.1 - аппаратура управления и связи;3.1 - control and communication equipment;
3.2 - специализированная цифровая вычислительная машина (СЦВМ);3.2 - specialized digital computer (STsVM);
3.3 - рабочее место оператора (РМО).3.3 - operator workstation (RMO).
На фиг. 5 представлена структурная схема каждого многоканального приемного комплекса 2 и приняты следующие обозначения:In FIG. 5 presents a structural diagram of each multi-channel receiving
2.1 - приемная антенна;2.1 - receiving antenna;
2.2 - многоканальное приемное устройство;2.2 - multi-channel receiving device;
2.3 - СЦВМ;2.3 - STsVM;
2.4 - аппаратура управления и связи;2.4 - control and communication equipment;
2.5 - диаграммообразующая схема (ДОС);2.5 - diagram-forming scheme (DOS);
2.6 - блок управления лучами ДН антенны и частотами приема.2.6 - control unit for the beams of the antenna bottom and reception frequencies.
Предлагаемая ГЛОНКОС содержит сеть из передающих комплексов 1The proposed GLONKOS contains a network of
космического базирования на околоземной орбите, разнесенные многоканальные приемные комплексы 2 и НПУ 3.space-based in low Earth orbit, spaced multi-channel receiving
Функциональное назначение передающих комплексов 1 космического базирования - генерация зондирующего сигнала. Космические аппараты (КА) системы ГЛОНКОС размещаются на околоземной орбите, плоскость которой максимально приподнята над защищаемой территорией. Количество (M) КА на орбите определяется необходимостью создания сплошного радиолокационного поля над защищаемой территорией.The functional purpose of space-based
На борту каждого КА находится передающий комплекс 1, состоящий из системы управления и связи 1.3, первым выходом соединенной со входом генератора зондирующего сигнала 1.1, выход которого подключен к первому входу блока кодировки навигационных параметров 1.4, выходом соединенного с первым входом передающей антенны 1.2, а также системы навигации 1.5, выход которой соединен с входом системы управления и связи 1.3 и со вторым управляющим входом блока кодировки навигационных параметров 1.4, второй выход системы управления и связи 1.3 через систему ориентирования 1.6 соединен со вторым входом передающей антенны 1.2.On board each spacecraft is a transmitting complex 1, consisting of a control and communication system 1.3, the first output connected to the input of the probe signal generator 1.1, the output of which is connected to the first input of the encoding unit of navigation parameters 1.4, the output connected to the first input of the transmitting antenna 1.2, and navigation system 1.5, the output of which is connected to the input of the control and communication system 1.3 and to the second control input of the coding block of the navigation parameters 1.4, the second output of the control and communication system 1.3 through the orient ation 1.6 is connected to second input 1.2 of the transmitting antenna.
Сеть приемных комплексов состоит из N многоканальных приемных комплексов 2, которые могут быть стационарными или мобильными, располагаться на наземном, водном или воздушном транспорте.The network of receiving complexes consists of N multi-channel receiving
Каждый многоканальный приемный комплекс 2 состоит из приемной антенны 2.1, 1…k выходами подключенной к 1…k входам ДОС 2.5, 1…p выходы которой соединены с 1…p входами многоканального приемного устройства 2.2, подключенного к 1…p входам СЦВМ 2.3, вход-выход которой соединен с первым входом-выходом аппаратуры управления и связи 2.4, выходом соединенной со входом блока управления лучами ДН антенны и частотами приема 2.6, первый выход которого подключен к управляющему входу (упр. вх.) ДОС 2.5, а второй выход - к управляющему входу (упр. вх.) многоканального приемного устройства 2.2.Each multi-channel receiving complex 2 consists of a receiving antenna 2.1, 1 ... k outputs connected to 1 ... k inputs of DOS 2.5, 1 ... p outputs of which are connected to 1 ... p inputs of a multi-channel receiving device 2.2 connected to 1 ... p inputs of SCM 2.3, input - the output of which is connected to the first input-output of the control and communication equipment 2.4, the output connected to the input of the beam control unit of the antenna beam and reception frequencies of 2.6, the first output of which is connected to the control input (control input) of DOS 2.5, and the second output to control input (control input) of multichannel at many 2.2 devices.
НПУ 3 содержит аппаратуру управления и связи 3.1, второй вход-выход которой подключен к первому входу-выходу СЦВМ 3.2, вторым входом-выходом соединенной с входом-выходом рабочего места оператора (РМО) 3.3, выход которого является выходом всей системы.
НПУ 3 осуществляет связь с передающими 1 и многоканальными приемными 2 комплексами, прием и отображение информации с приемных комплексов 2, передачу обработанной информации потребителям.
Вход-выход системы управления и связи 1.3 каждого передающего комплекса 1 по линиям связи соединен с первым входом-выходом аппаратуры управления и связи 3.1 НПУ 3. Вход приемной антенны 2.1 каждого приемного комплекса 2 по линиям связи соединен с выходом передающей антенны 1.2 тех передающих комплексов 1, в зоне прямой видимости которых в данное время они находятся. Третий вход-выход аппаратуры управления и связи 3.1 соединен со вторым входом-выходом аппаратуры управления и связи 2.4 каждого многоканального приемного комплекса 2.The input-output of the control and communication system 1.3 of each transmitting complex 1 via communication lines is connected to the first input-output of the control and communication equipment 3.1
Принцип работы заявляемой ГЛОНКОС заключается в следующем.The principle of operation of the claimed GLONCOS is as follows.
Передающие комплексы 1, расположенные на КА, работают на своей выделенной частоте. С первого выхода системы управления и связи 1.3 сигнал управления поступает на вход генератора зондирующего сигнала 1.1, с выхода которого зондирующий сигнал поступает на первый вход блока кодировки навигационных параметров 1.4.The transmitting
Сигнал с выхода системы навигации 1.5, содержащий навигационные параметры КА, на борту которого находится данный передающий комплекс, поступает на вход системы управления и связи 1.3 и на второй вход блока кодировки навигационных параметров 1.4, с выхода которого поступает на первый вход передающей антенны 1.2.The signal from the output of the navigation system 1.5, containing the navigation parameters of the spacecraft on board which the given transmitting complex is located, is fed to the input of the control and communication system 1.3 and to the second input of the encoding block of the navigation parameters 1.4, from the output of which it goes to the first input of the transmitting antenna 1.2.
Навигационная информация KA через систему управления и связи 1.3 с каждого передающего комплекса 1 поступает на НПУ 3, с которого на передающий комплекс 1 поступают сигналы управления рабочими частотами передающих комплексов и параметрами ориентирования передающей антенны.Navigation information KA through the control and communication system 1.3 from each transmitting complex 1 enters the
Со второго выхода системы управления и связи 1.3 подается сигнал на вход системы ориентирования 1.6, с выхода которой сигнал управления положением луча подается на второй вход передающей антенны 1.2.From the second output of the control and communication system 1.3, a signal is input to the input of the orientation system 1.6, from the output of which a beam position control signal is supplied to the second input of the transmitting antenna 1.2.
Система навигации 1.5 и система ориентирования 1.6 являются типовой штатной аппаратурой КА.Navigation system 1.5 and orientation system 1.6 are typical standard equipment of the spacecraft.
Передающая антенна 1.2 облучает околоземное пространство в требуемом угловом секторе. В случае появления воздушного или космического объекта в данном секторе соответствующие сигналы от этого объекта принимаются приемными антеннами 2.1 тех многоканальных приемных комплексов 2, в зоне видимости которых эти объекты находятся. Центральный луч ДН приемных антенн 2.1 своим максимумом направлен на передающую антенну 1.2.Transmitting antenna 1.2 irradiates near-Earth space in the desired angular sector. In the case of the appearance of an air or space object in this sector, the corresponding signals from this object are received by the receiving antennas 2.1 of those multi-channel receiving
КА, носители передающих комплексов 1, размещены на околоземной орбите с угловым сдвигом α=360°/M (M - количество КА в космическом сегменте ГЛОНКОС). Плоскость орбиты обеспечивает максимальное по времени нахождение КА над требуемой зоной обнаружения.The spacecraft, carriers of the transmitting
Число многоканальных приемных комплексов 2 определяется требуемыми размерами зоны обнаружения. К основным задачам многоканальных приемных комплексов 2 относятся: прием суммарного сигнала, состоящего из прямого сигнала, непосредственно поступающего от передающего комплекса на вход приемного комплекса, и эхо-сигнала от цели, определение по суммарному сигналу наличия или отсутствия цели в зоне обнаружения комплекса, при обнаружении цели - определение по интерференционному сигналу его первичных параметров и определение текущего местоположения цели по первичным параметрам. Указанная процедура обнаружения и измерения параметров целей производится для любой пары:The number of
«Передатчик i (i=1…M) - Приемник j (j=1…N)».“Transmitter i (i = 1 ... M) - Receiver j (j = 1 ... N).”
Таким образом, имеем набор бистатических ячеек, образованных всевозможными парами «передающий комплекс i - приемный комплекс j», находящимися в пределах прямой видимости. Каждая ячейка образует бистатическую радиолокационную систему с обнаружением «на просвет» как отдельную ячейку наземно-космического радиолокационного комплекса. Поэтому для определения координат целей могут быть применены методы и алгоритмы известных наземных бистатических комплексов с обнаружением «на просвет», например, МРЛК, представленном в Евразийской заявке №200501120 от 19.07.2005, патент №007857, авторы Бляхман А.Б., Самарин А.В.Thus, we have a set of bistatic cells formed by all kinds of pairs "transmitting complex i - receiving complex j", which are within line of sight. Each cell forms a bistatic radar system with detection "in the light" as a separate cell of the ground-space radar complex. Therefore, to determine the coordinates of targets can be applied methods and algorithms of known ground-based bistatic complexes with detection "in the light", for example, MRL, presented in Eurasian application No. 200501120 from 07/19/2005, patent No. 007857, authors Blyakhman AB, Samarin A .AT.
Каждый многоканальный приемный комплекс 2 формирует многоканальную ДН антенны, которая позволяет работать со всеми передающими комплексами 1, находящимися в данное время в зоне прямой видимости данного приемного комплекса 2. Каждый многоканальный приемный комплекс 2 имеет многоканальное приемное устройство 2.2, настроенное на частоты передающих комплексов 1.Each multi-channel receiving complex 2 forms a multi-channel antenna bottom, which allows you to work with all transmitting
Алгоритмы работы приемного комплекса 2 аналогичны алгоритмам работы приемного поста комплекса-прототипа.The algorithms of the
Приемная антенна 2.1 приемного комплекса типа фазированная антенная решетка (ФАР). Количество элементов антенной решетки k=kx×ky,Receiving antenna 2.1 receiving complex of the phased array type antenna (PAR). The number of elements of the antenna array k = k x × k y ,
где kx - количество элементов в строке ФАР;where k x is the number of elements in the headlamp string;
ky - количество элементов в столбце ФАР.k y is the number of elements in the PAR column.
Принятые от цели сигналы с 1…k выходов приемной антенны 2.1 поступают на 1…k входы ДОС 2.5, на выходе которой формируются лучи диаграммы направленности антенны приемного комплекса, количество которых p=q×r,The signals received from the target from 1 ... k outputs of the receiving antenna 2.1 are fed to 1 ... k inputs of DOS 2.5, the output of which is formed by the radiation patterns of the antenna of the receiving complex, the number of which p = q × r,
где q - количество групп лучей (по числу передающих комплексов в зоне радиолокационной видимости приемного комплекса), центральный луч каждой группы направлен на соответствующий передающий комплекс;where q is the number of ray groups (according to the number of transmitting complexes in the radar visibility zone of the receiving complex), the central beam of each group is directed to the corresponding transmitting complex;
r - количество лучей в каждой группе.r is the number of rays in each group.
В 1…p каналах многоканального приемного устройства 2.2 выделяются доплеровские биения частоты сигнала, возникающие при движении воздушных или космических объектов в просветной зоне между передающим комплексом i (i=1, …, M) и приемным комплексом j (j=1, …, N). Сигналы в многоканальном приемном устройстве 2.2 усиливаются, подвергаются предварительной обработке и преобразуются в цифровую форму.In the 1 ... p channels of the multichannel receiver 2.2, Doppler beats of the signal frequency are detected that arise when air or space objects move in the lumen between the transmitting complex i (i = 1, ..., M) and the receiving complex j (j = 1, ..., N ) The signals in the multi-channel receiver 2.2 are amplified, pre-processed and converted to digital form.
Кроме того, в многоканальном приемном устройстве 2.2 осуществляется режекция прямого сигнала передающего комплекса 1 и сигналов пассивных помех. Сигналы с приемных каналов, преобразованные в цифровую форму, поступают в СЦВМ 2.3 и далее на аппаратуру управления и связи 2.4.In addition, in the multi-channel receiving device 2.2, the direct signal of the transmitting complex 1 and the passive interference signals are rejected. The signals from the receiving channels, converted to digital form, are fed to the SCM 2.3 and then to the control and communication equipment 2.4.
Параметры траектории воздушных и космических объектов, пространственные координаты определяются с помощью вычислительных алгоритмов в СЦВМ 2.3 приемных комплексов.The parameters of the trajectory of air and space objects, spatial coordinates are determined using computational algorithms in SCM 2.3 receiving complexes.
В СЦВМ 2.3 реализуются следующие алгоритмы обработки:In SCVM 2.3 the following processing algorithms are implemented:
- измерения первичных параметров воздушных и космических объектов;- Measurement of the primary parameters of air and space objects;
- функционального преобразования измеренных параметров в пространственные координаты;- functional transformation of the measured parameters into spatial coordinates;
- сопровождения объектов;- maintenance of facilities;
- распознавания классов обнаруженных объектов.- recognition of classes of detected objects.
С входа-выхода СЦВМ 2.3 сигнал поступает на первый вход-выход аппаратуры управления и связи 2.4. С выхода аппаратуры управления и связи 2.4 сигнал поступает на блок управления лучами ДН антенны и частотами приема 2.6, в котором, исходя из полученных навигационных параметров, происходит пересчет навигационных параметров в параметры углового положения передающих комплексов 1, относительно данного приемного комплекса 2. В ДОС 2.5 происходит формирование групп лучей ДН антенны, центральный луч каждой из которых направлен на один из передающих комплексов 1, находящийся в зоне видимости данного приемного комплекса 2. Исходя из информации о рабочих частотах передающих комплексов 1, каналы многоканального приемного устройства 2.2 переключаются на соответствующие рабочие частоты. Таким образом, каждый канал многоканального приемного устройства 2.2 настроен на одну из рабочих частот передающего комплекса 1 и соединен с соответствующим выходом ДОС 2.5 антенной системы.From the input and output of the SCVM 2.3, the signal is fed to the first input and output of the control and communication equipment 2.4. From the output of the control and communication equipment 2.4, the signal goes to the control unit for the beams of the antenna and reception frequencies 2.6, in which, based on the received navigation parameters, the navigation parameters are converted to the angular parameters of the transmitting
На фиг. 6 показаны лучи ДН приемной антенны, сформированные для обеспечения зоны обнаружения в пределах угла дифракции 5°. Соседние лучи перекрываются по уровню минус 3 дБ. Центральный луч одной из групп лучей ДН антенны направлен на один из передающих комплексов 1. Количество таких групп лучей ДН антенны должно быть равно количеству передающих комплексов 1, находящихся в пределах прямой видимости с данного приемного комплекса 2. Количество лучей ДН антенны в группе определяется зоной обнаружения по угловым координатам в пределах действия просветного эффекта. Ширина луча ДН антенны определяет точность измерения угловых координат обнаруживаемых объектов.In FIG. Figure 6 shows the beams of the receive antenna beam formed to provide a detection zone within a diffraction angle of 5 °. Neighboring rays overlap minus 3 dB. The central beam of one of the groups of beams of the DN antenna is directed to one of the transmitting
На фиг. 7 представлена зона обнаружения одного из многоканальных приемных комплексов системы ГЛОНКОС, работающего по сигналам нескольких передающих комплексов космического базирования.In FIG. Figure 7 shows the detection zone of one of the multichannel receiving complexes of the GLONKOS system, operating on the signals of several transmitting space-based complexes.
Обработанная информация с аппаратуры управления и связи 2.4 всех многоканальных приемных комплексов 2 поступает на аппаратуру управления и связи 3.1 НПУ 3 и через СЦВМ 3.2 и РМО 3.3 передается потребителям и отображается на экране монитора РМО.The processed information from the control and communication equipment 2.4 of all
Обмен информацией между аппаратурой управления и связи 3.1 НПУ 3 и системой управления и связи 1.3 передающих комплексов 1 реализует:The exchange of information between the control and communication equipment 3.1
- переключение рабочих точек генератора зондирующего сигнала 1.1;- switching operating points of the probe signal generator 1.1;
- управление лучом передающей антенны 1.2 (позиционирование луча в нужное место земного шара);- beam control of the transmitting antenna 1.2 (positioning the beam in the right place on the globe);
- прием навигационных параметров КА передающих комплексов 1.- receiving navigation parameters of the
С НПУ 3 по линиям связи осуществляется управление приемными комплексами 2, передача навигационных параметров передающих комплексов 1 и их рабочих частот излучения зондирующего сигнала.With
Высокий энергетический потенциал предлагаемой системы ГЛОНКОС позволяет обнаруживать головные и боевые блоки ракет и космические объекты на высотах и дальностях больших, чем в существующих системах, что позволяет существенно повысить достоверность информации системы предупреждения о ракетном нападении. На этих же принципах может быть создана система слежения за пусками ракет и полетами самолетов над территорией противника, причем эффективность обнаружения не зависит от наличия на целях радиопоглощающих покрытий («Стелс»-технология).The high energy potential of the proposed GLONCOS system makes it possible to detect missile head and warheads and space objects at heights and ranges greater than in existing systems, which can significantly increase the reliability of information from a missile attack warning system. On the same principles, a tracking system for missile launches and aircraft flights over enemy territory can be created, and the detection efficiency does not depend on the availability of radar absorbing coatings ("Stealth" technology).
Луч каждого передающего комплекса 1 реализует «подсвет» большой территории земной поверхности, что обеспечивает его совместную работу со многими разнесенными по территории приемными комплексами 2, каждый из которых принимает сигналы со всех передающих комплексов 1 в пределах их радиолокационной видимости. Поэтому ГЛОНКОС может быть использована в качестве глобальной системы обнаружения, а также глобальной навигационной системы.The beam of each transmitting complex 1 implements a “highlight” of a large territory of the earth’s surface, which ensures its joint operation with many receiving
Многоканальные приемные комплексы 2 могут быть стационарными или мобильными, располагающимися на наземном, водном или воздушном транспорте, что позволяет обеспечить обзор любой территории земного шара, не нарушая государственных границ и не излучая с Земли никаких сигналов.
Предлагаемая система ГЛОНКОС на первом этапе своего становления может использовать в качестве космического сегмента передающих комплексов глобальную навигационную спутниковую систему ГЛОНАСС. Полная группировка КА системы ГЛОНАСС состоит из 24-х спутников, равномерно распределенных в трех орбитальных плоскостях (фиг. 8). Орбитальные плоскости разнесены относительно друг друга на 120° по абсолютной долготе восходящего узла. В каждой орбитальной плоскости расположено по 8 спутников со сдвигом по аргументу широты 45°, т.е. спутники в соседних орбитальных плоскостях смещены на 15° по аргументу широты. Орбиты спутников являются близкими к круговым, с высотой 18840…19440 км (номинальное значение 19100 км). Орбитальная структура сети спутников построена таким образом, что в каждой точке земной поверхности и околоземного пространства одновременно наблюдаются не менее четырех спутников. Мощность излучения 60 Вт. На фиг. 9 представлена зона обнаружения для комплекса с сигналом ГЛОНАСС цели типа БПЛА Pegasus. С увеличением мощности излучения площадь зоны обнаружения будет увеличиваться.At the first stage of its formation, the proposed GLONCOS system can use the GLONASS global navigation satellite system as the space segment of transmitting complexes. The full constellation of the GLONASS spacecraft consists of 24 satellites evenly distributed in three orbital planes (Fig. 8). The orbital planes are spaced 120 ° relative to each other along the absolute longitude of the ascending node. In each orbital plane, there are 8 satellites with a shift of latitude 45 °, i.e. satellites in adjacent orbital planes are offset 15 ° in latitude argument. The satellite orbits are close to circular, with a height of 18840 ... 19440 km (nominal value of 19100 km). The orbital structure of the satellite network is constructed in such a way that at least four satellites are simultaneously observed at each point on the earth's surface and near-Earth space. Radiation power 60 watts. In FIG. Figure 9 shows the detection zone for the complex with the GLONASS signal of a Pegasus UAV target. With increasing radiation power, the area of the detection zone will increase.
Таким образом, введение в прототип, содержащий передающий комплекс космического базирования, состоящий из системы управления и связи, генератора зондирующего сигнала и передающей антенны, один или несколько наземных стационарных или мобильных приемных комплексов, состоящих из приемной антенны, приемного устройства, СЦВМ приемного комплекса и аппаратуры управления и связи, и наземный пункт управления, состоящий из аппаратуры управления и связи, обеспечивающей прием информации с передающих и приемных комплексов и управление ими, СЦВМ наземного пункта управления, рабочего места оператора, выход которого является выходом всей системы, дополнительных передающих комплексов, размещенных на космических аппаратах на околоземной орбите с угловым сдвигом α=360°/M, где M - общее количество передающих комплексов, причем в каждый передающий комплекс введены блок кодировки навигационных параметров, система навигации и система ориентирования, в состав каждого приемного поста введены диаграммообразующая схема, блок управления лучами ДН антенны и частотами приема, причем приемное устройство выполнено многоканальным по частоте и пространству с соответствующими связями, позволило значительно увеличить зоны обнаружения каждого приемного комплекса по угловым координатам до величины ±90° относительно нормали к поверхности земли, в том числе для малоразмерных объектов и объектов, выполненных по технологии «Стелс».Thus, an introduction to a prototype containing a space-based transmitting complex, consisting of a control and communication system, a probe signal generator and a transmitting antenna, one or more ground-based stationary or mobile receiving complexes, consisting of a receiving antenna, a receiving device, a computer, and a receiving complex control and communication, and ground control center, consisting of control and communication equipment for receiving information from transmitting and receiving complexes and controlling them, the ground control station, the operator’s workstation, the output of which is the output of the entire system, additional transmitting complexes located on spacecraft in low Earth orbit with an angular shift of α = 360 ° / M, where M is the total number of transmitting complexes, and each transmitting complex has a coding unit for navigation parameters, a navigation system and an orientation system, a diagram-forming circuit, a control unit for the antenna beams of the antenna and reception frequencies are introduced into each receiving post roystvo performed multichannel frequency and space with corresponding connections, significantly increasing the detection area of each receiving complex angular coordinates to the value ± 90 ° relative to the normal to the surface, including small-size objects and objects made of "stealth" technology.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014150323/07A RU2578168C1 (en) | 2014-12-11 | 2014-12-11 | Global terrestrial-space detection system for air and space objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014150323/07A RU2578168C1 (en) | 2014-12-11 | 2014-12-11 | Global terrestrial-space detection system for air and space objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2578168C1 true RU2578168C1 (en) | 2016-03-20 |
Family
ID=55648211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014150323/07A RU2578168C1 (en) | 2014-12-11 | 2014-12-11 | Global terrestrial-space detection system for air and space objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2578168C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2742392C1 (en) * | 2020-03-11 | 2021-02-05 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Survey ground-based radar station |
| RU2763169C1 (en) * | 2020-10-19 | 2021-12-28 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Method for monitoring the movement of a potentially dangerous object, mainly a glacier and a landslide, from an orbital spacecraft |
| RU2764148C1 (en) * | 2020-10-19 | 2022-01-13 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Method for monitoring the movement of an object of mainly shifting natural masses of a glacier and a landslide from an orbital space vehicle |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6111538A (en) * | 1994-12-23 | 2000-08-29 | Stanford Telecommunications, Inc. | Cellular positioning system (CPS) |
| RU2182341C2 (en) * | 1995-11-14 | 2002-05-10 | Сантр Насьональ Д'Этюд Спасьяль | Global space system for determination of position and radio navigation, radio beacon and receiver used in given system |
| RU2286584C2 (en) * | 2004-09-20 | 2006-10-27 | Алексей Николаевич Армизонов | Method for independent instantaneous determination by users of co-ordinates of location, velocity vector components, angular orientation in space and phase of carrier phase of radio signals of ground radio beacons retransmitted by satellites |
-
2014
- 2014-12-11 RU RU2014150323/07A patent/RU2578168C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6111538A (en) * | 1994-12-23 | 2000-08-29 | Stanford Telecommunications, Inc. | Cellular positioning system (CPS) |
| RU2182341C2 (en) * | 1995-11-14 | 2002-05-10 | Сантр Насьональ Д'Этюд Спасьяль | Global space system for determination of position and radio navigation, radio beacon and receiver used in given system |
| RU2286584C2 (en) * | 2004-09-20 | 2006-10-27 | Алексей Николаевич Армизонов | Method for independent instantaneous determination by users of co-ordinates of location, velocity vector components, angular orientation in space and phase of carrier phase of radio signals of ground radio beacons retransmitted by satellites |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2742392C1 (en) * | 2020-03-11 | 2021-02-05 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Survey ground-based radar station |
| RU2763169C1 (en) * | 2020-10-19 | 2021-12-28 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Method for monitoring the movement of a potentially dangerous object, mainly a glacier and a landslide, from an orbital spacecraft |
| RU2764148C1 (en) * | 2020-10-19 | 2022-01-13 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Method for monitoring the movement of an object of mainly shifting natural masses of a glacier and a landslide from an orbital space vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8373591B2 (en) | System for sensing aircraft and other objects | |
| US4751511A (en) | Method and apparatus for estimating trajectory | |
| RU2440588C1 (en) | Passive radio monitoring method of air objects | |
| RU2444755C1 (en) | Method for detection and spatial localisation of air objects | |
| RU2324951C2 (en) | Ground/space radar system | |
| JP2009244272A (en) | System and method for detecting and tracking target object | |
| RU2444754C1 (en) | Method for detection and spatial localisation of air objects | |
| US20110273324A1 (en) | Continuous high-accuracy locating method and apparatus | |
| RU2344439C1 (en) | Helicopter radar complex | |
| RU2578168C1 (en) | Global terrestrial-space detection system for air and space objects | |
| RU2402034C1 (en) | Radar technique for determining angular position of target and device for realising said method | |
| AU2021200307A1 (en) | Aircraft acoustic position and orientation detection method and apparatus | |
| CN104267420A (en) | Satellite-borne three-dimensional moving object positioning method, device and system | |
| Zohuri et al. | Fundaments of Radar | |
| CN101943753B (en) | Method for measuring microwave radar beam central transverse velocity | |
| RU150931U1 (en) | SEMI-ACTIVE RADAR STATION DETECTION FOR LAUNCHING SPACE DEVICES AND BALLISTIC ROCKETS IN THE FIELD OF THE LIGHT OF THE SATELLITE DIGITAL TELEVISION BROADCASTING | |
| RU2410712C1 (en) | Method of detecting aerial objects | |
| RU2444753C1 (en) | Radio monitoring method of air objects | |
| RU2497145C1 (en) | Multiband helicopter radar system | |
| RU2624736C2 (en) | Radar station circular view "resonance" | |
| Baskakov et al. | Problem of detecting space debris objects using multi-position radar system | |
| RU2556708C1 (en) | Approach radar | |
| RU2527923C2 (en) | Method of creating spatial navigation field with distributed navigation signal sources | |
| RU2444756C1 (en) | Detection and localisation method of air objects | |
| RU2594285C2 (en) | Mobile triaxial radar |