RU2610832C1 - Method and station of resonance radio detection and location - Google Patents
Method and station of resonance radio detection and location Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610832C1 RU2610832C1 RU2016118453A RU2016118453A RU2610832C1 RU 2610832 C1 RU2610832 C1 RU 2610832C1 RU 2016118453 A RU2016118453 A RU 2016118453A RU 2016118453 A RU2016118453 A RU 2016118453A RU 2610832 C1 RU2610832 C1 RU 2610832C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- frequency
- resonant
- signals
- frequencies
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
- G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
- G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
- G01S13/5244—Adaptive clutter cancellation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/28—Details of pulse systems
- G01S7/285—Receivers
- G01S7/288—Coherent receivers
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области резонансной радиолокации и может быть использовано в системе управления воздушным движением (УВД) для дальнего обнаружения и распознавания летательных аппаратов (ЛА).The invention relates to the field of resonant radar and can be used in an air traffic control (ATC) system for early detection and recognition of aircraft.
Уровень техникиState of the art
Известны способы и средства резонансной радиолокации [1-3], основанные на использовании электромагнитных волн (ЭМВ) с длиной волныKnown methods and means of resonant radar [1-3], based on the use of electromagnetic waves (EMW) with a wavelength
где L - геометрический размер ЛА и/или его конструктивных резонирующих элементов (крыльев, фюзеляжа, подвесных конструкций).where L is the geometric size of the aircraft and / or its structural resonating elements (wings, fuselage, suspension structures).
Положительным качеством резонансной радиолокации является увеличенная (≥10) величина отраженного радиосигнала по сравнению со значением эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) при диффузном отражении радиосигнала от ЛА. Следствием этого согласно теории радиолокации [4] является увеличенная дальность обнаружения ЛА.The positive quality of resonant radar is the increased (≥10) magnitude of the reflected radio signal compared to the value of the effective scattering surface (EPR) for diffuse reflection of the radio signal from the aircraft. The consequence of this according to the theory of radar [4] is the increased detection range of the aircraft.
Другим положительным качеством резонансной радиолокации является автоматическая защита от антирадарной технологии СТЭЛС в резонансном диапазоне волн (1) для крупногабаритных (L≥0.5 м) ЛА. Это связано с тем, что для создания радионевидимости ЛА толщина радиопоглощающих покрытий должна быть кратной λ/4. В условиях (1) резонанса вес радиопоглощающих покрытий может превышать вес самого ЛА. Такой ЛА становится неподъемным и не способным к движению в воздушной среде.Another positive quality of resonant radar is the automatic protection against STELS anti-radar technology in the resonant wavelength range (1) for large (L≥0.5 m) aircraft. This is due to the fact that in order to create radio invisibility of an aircraft, the thickness of the radar absorbing coatings must be a multiple of λ / 4. Under conditions of (1) resonance, the weight of the radar absorbing coatings may exceed the weight of the aircraft itself. Such an aircraft becomes unbearable and incapable of movement in the air.
Несмотря на существенные преимущества резонансная радиолокация до настоящего времени не нашла широкого применения.Despite significant advantages, resonant radar has not yet been widely used.
Это связано с тем, что в указанном (1) диапазоне резонирования типовых аэродинамических и баллистических ЛА существует множество промышленных источников радиоизлучений и средств связи, затрудняющих резонансное обнаружение ЛА.This is due to the fact that in the indicated (1) resonance range of typical aerodynamic and ballistic aircraft, there are many industrial sources of radio emissions and communication equipment that impede the resonant detection of aircraft.
Кроме того, для получения радиолокационных данных (РЛД) о воздушной обстановке, сравнимых по точности измерения угловых координат с радиолокационной станцией (РЛС) сантиметрового диапазона ЭМВ, используемый в резонансной радиолокации метровый (1) диапазон ЭМВ связан с увеличенными размерами антенных систем и требует решения задач уменьшения парусности последних, устойчивости к ветровым нагрузкам и сезонному движению грунтов.In addition, to obtain radar data (RLD) about the air situation, comparable in accuracy of measuring angular coordinates with a radar station (radar) of the centimeter range of EMW, the meter (1) range of EMW used in resonant radar is associated with increased dimensions of antenna systems and requires solving problems reduction of windage of the latter, resistance to wind loads and seasonal movement of soils.
Желательно использовать положительные качества резонансной радиолокации, а именно увеличенную дальность обнаружения ЛА и защиту от антирадарных технологии в интересах повышения производительности обслуживания воздушного движения.It is advisable to use the positive qualities of resonant radar, namely the increased detection range of aircraft and protection against anti-radar technology in the interest of increasing the performance of air traffic services.
Прототип изобретенияPrototype of the invention
Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному изобретению относится способ и средства резонансной радиолокации [3].The closest in purpose and technical essence to the claimed invention relates to a method and means of resonant radar [3].
Согласно [3] известный способ резонансной радиолокации включает зондирование воздушного пространства вероятного местонахождения летательных аппаратов (ЛА) импульсным электромагнитным излучением в диапазоне частот резонансных отражений от ЛА, прием отраженных резонансных эхосигналов, преобразование их в цифровую форму, первичную и вторичную обработку оцифрованных эхосигналов.According to [3], the known method of resonant radar includes sensing the airspace of the probable location of aircraft (LA) by pulsed electromagnetic radiation in the frequency range of resonant reflections from the aircraft, receiving the reflected resonant echo signals, converting them into digital form, primary and secondary processing of digitized echo signals.
При этом из-за повышенной помеховой обстановки в длинноволновом диапазоне ЭМВ диапазон (1) частот рабочих резонансных частот [2] ограничен обнаружением только малогабаритных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). В процессе зондирования и приема радиосигналов применяют последовательное сканирование заданного секторе воздушного пространства узким приемопередающим радиолучом антенны с электромеханическим приводом и/или электронным сканированием. В каждом угловом направлении зондирования проводят непрерывное частотное сканирование на передачу и прием зондирующих сигналов (ЗС) во всем диапазоне резонансных отражений БПЛА от минимального до максимальных значений. В процессе приема отраженных сигналов на текущей частоте и корреляционной обработке сигналов сравнивают амплитуду принятых сигналов с амплитудой сигналов предыдущего частотного зондирования. Решение об обнаружении ЛА принимают по максимальному значению амплитуды принятого сигнала. Для обнаруженного ЛА фиксируют численное значение резонансной длины волны (λрез) и определяют размеры «Lрез» ЛА из условия (1) при λ=λрез. Найденное значение Lрез далее сравнивают с размерами типовых ЛА и принимают решения о типе обнаруженного ЛА по совпадению численного значения Lрез с конкретным эталонным значением «Lэт» ЛА. Одновременно измеряют дальность до ЛА по задержке времени прихода максимального значения сигнала от ЛА относительно момента излучения зондирующего сигнала и измеряют угловое положение (азимут и угол места) ЛА по угловому положению зондирующего луча в момент его резонансного отражения от ЛА.Moreover, due to the increased interference situation in the long-wavelength EMF range, the frequency range (1) of the working resonant frequencies [2] is limited to the detection of only small-sized unmanned aerial vehicles (UAVs). In the process of sensing and receiving radio signals, sequential scanning of a given sector of the airspace with a narrow transceiver radio beam antenna with an electromechanical drive and / or electronic scanning is used. In each angular direction of sounding, a continuous frequency scan is performed to transmit and receive sounding signals (ZS) in the entire range of UAV resonance reflections from minimum to maximum values. In the process of receiving reflected signals at the current frequency and correlation signal processing, the amplitude of the received signals is compared with the amplitude of the signals of the previous frequency sounding. The decision to detect the aircraft is made according to the maximum value of the amplitude of the received signal. For the detected aircraft, the numerical value of the resonant wavelength (λ res ) is recorded and the dimensions “L res ” of the aircraft are determined from condition (1) at λ = λ res . The found value of L res is then compared with the sizes of typical aircraft and decisions are made on the type of detected aircraft according to the coincidence of the numerical value of L res with the specific reference value “L et ” of the aircraft. At the same time, the distance to the aircraft is measured by the time delay of the arrival of the maximum signal from the aircraft relative to the moment of emission of the probe signal and the angular position (azimuth and elevation angle) of the aircraft is measured by the angular position of the probe beam at the time of its resonance reflection from the aircraft.
Недостатки прототипаThe disadvantages of the prototype
Недостатком известного способа резонансной радиолокации является пониженная производительность обзора воздушного пространства из-за последовательного обзора узким лучом и последовательного сканирования несущей частоты в каждом такте обзора по дальности и в каждом направлении зондирования.A disadvantage of the known method of resonant radar is the reduced performance of the airspace survey due to sequential viewing by a narrow beam and sequential scanning of the carrier frequency in each scan cycle in range and in each direction of sounding.
Другим недостатком известного способа является трудность резонансного обнаружения ЛА в условиях радиопомех из-за применяемого в [3] алгоритма непрерывного частотного сканирования несущей частотой зондирования и сплошного просмотра всего диапазона резонансных частот БПЛА.Another disadvantage of this method is the difficulty of the resonant detection of aircraft in radio interference due to the algorithm used in [3] for continuous frequency scanning with a carrier sounding frequency and continuous viewing of the entire range of UAV resonant frequencies.
Следующим недостатком известного способа резонансной радиолокации является пониженная дальность обнаружения крупногабаритных аэродинамических ЛА (самолетов, вертолетов), связанная с использованием в [3] только коротковолнового диапазона резонансных отражений (1), характерных для БПЛА.Another disadvantage of the known method of resonant radar is the reduced detection range of large aerodynamic aircraft (airplanes, helicopters), associated with the use in [3] of only the short-wavelength range of resonant reflections (1) characteristic of UAVs.
Пониженная дальность обнаружения крупногабаритных ЛА в данном случае определяется пониженной ЭПР из-за диффузного, а не резонансного отражения ЭМВ от таких ЛА.The reduced detection range of large-sized aircraft in this case is determined by the reduced EPR due to diffuse rather than resonant reflection of electromagnetic waves from such aircraft.
Снижение дальности обнаружения крупногабаритных ЛА в свою очередь затрудняет своевременное обнаружения всех типов ЛА, ограничивает время на траекторную обработку параметров их движения, снижают достоверность радиолокационных данных, затрудняют обслуживание и управление воздушным движением ЛА.Reducing the detection range of large aircraft in turn makes it difficult to detect all types of aircraft in a timely manner, limits the time for trajectory processing of their motion parameters, reduces the reliability of radar data, and makes it difficult to maintain and control the air traffic of the aircraft.
В целом указанные технические недостатки известного [3] способа резонансной радиолокации снижают производительность обслуживания воздушного движения ЛА.In general, these technical drawbacks of the known [3] resonant radar method reduce the performance of aircraft air traffic maintenance.
Задачей изобретения является повышение производительности резонансной радиолокации по обслуживанию воздушного движения ЛА.The objective of the invention is to increase the performance of resonant radar for servicing aircraft air traffic.
Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является расширение возможностей резонансного обзора воздушного пространства по скорости обзора и количеству обслуживаемых типов ЛА. Сущность изобретения.The technical result that provides the solution to this problem is to expand the capabilities of the resonant airspace survey in terms of the speed of the survey and the number of aircraft types served. SUMMARY OF THE INVENTION
Решение поставленной задачи и достижении заявленного технического результата обеспечивается тем, что способ резонансной радиолокации включает зондирование воздушного пространства вероятного местонахождения летательных аппаратов (ЛА) импульсным электромагнитным излучением в диапазоне частот резонансных отражений от ЛА, прием отраженных резонансных эхосигналов, преобразование их в цифровую форму, первичную и вторичную обработку оцифрованных эхосигналов.The solution of this problem and the achievement of the claimed technical result is ensured by the fact that the resonant radar method includes sensing the airspace of the probable location of aircraft (LA) by pulsed electromagnetic radiation in the frequency range of resonant reflections from the aircraft, receiving the reflected resonant echo signals, converting them into digital form, primary and secondary processing of digitized echoes.
Согласно изобретению перед началом зондирования проводят выбор оптимального диапазона Δfopt резонансных частот зондирования, в котором производят поиск частот, свободных от активных помех, их ранжирование в порядке приоритета по близости частот к центральной частоте оптимального диапазона резонансных частот и формирование ранжированного набора Δfрзс частот для резонансного обнаружения аэродинамических и баллистических ЛА, в ранжированной полосе частот выбирают в порядке приоритета две разнесенные между собой по частоте рабочие частоты и зондирования, достаточные для одновременного обнаружения аэродинамических и баллистических ЛА одновременно по всему сектору обзора воздушного пространства, на одной из выбранных частот формируют длинный зондирующий сигнал (ЗС1) с уменьшенной расходимостью в горизонтальной плоскости для обнаружения ЛА в дальней зоне сектора обзора, на другой частоте - короткий зондирующий сигнал (ЗС2) увеличенной расходимости для обнаружения и разрешения ответных сигналов от ЛА по дальности в ближней зоне сектора обзора, сформированные зондирующие сигналы модулируют по частоте по линейному закону и последовательно излучают их с периодом Т повторения одновременно по всему полю обзора воздушного пространства в виде множества лопатообразных линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) радиолучей, в каждом периоде Т зондирования излучают вначале длинный (τ1) ЛЧМ сигнал ЗС1 и затем с задержкой τзад - короткий (τ2) ЛЧМ сигнал ЗС2, после излучения ЛЧМ сигналов в течение времени радиомолчания передатчиков ЗС на каждом периоде Т производят прием резонансных ЛЧМ эхосигналов (ЭС), отраженных от ЛА, одновременно по всему полю обзора воздушного пространства азимутальным и угломестным приемными каналами, в процессе приема отраженных резонансных эхосигналов принятые сигналы в каждом приемном канале разделяют по частоте и для параллельной обработки коротких и длинных ЛЧМ ЭС, усиливают их, переносят на промежуточную частоту и преобразуют в цифровую форму, в процессе преобразования сигналов в цифровую форму оцифрованные потоки ЛЧМ ЭС преобразуют в формат представления с плавающей точкой, в процессе первичной обработки оцифрованные ЛЧМ ЭС подвергают квадратурной обработке для уменьшения поляризационных потерь энергии принятых сигналов, сжимают их внутриимпульсной ЛЧМ-обработкой для повышения разрешения отметок от ЛА по дальности, измеряют дальность D до ЛА путем пошагового сдвига по дальности и взаимной корреляционной обработки зондирующего и принятого сигналов и путем регистрации дальности до ЛА по моменту максимума корреляционной функции, одновременно измеряют угловые координаты ЛА по азимуту β и углу места ε путем пошагового сдвига фазы и корреляционной обработки амплитудно-фазового распределения сигналов в азимутальном и угломестном каналах приема и путем регистрации углового направления на ЛА по максимуму взаимной корреляционной функции в соответствующих угловых направлениях, параллельно проводят межпериодное когерентное накопление обработанных сигналов, режекцию пассивных помех и пороговую обработку сигналов для выделения сигналов от ЛА на фоне помех, сигналы от ЛА, прошедшие пороговую обработку, фильтруют по доплеровской частоте и определяют радиальную (Vr) скорость ЛА по частоте Доплера, соответствующей максимальному значению амплитуды сигнала, найденные значения Vr, D, β, ε для каждого ЛА в виде многоразрядных последовательностей цифровых сигналов передают на вторичную обработку, а в процессе вторичной обработки оцифрованных эхосигналов проводят их идентификацию, привязку к сигналам ЛА в соответствующих разрядах их цифровых последовательностей идентификационных адресов и сигналов единого времени, рассчитывают траекторию и курсовую скорость Vк движения каждого ЛА, сравнивают найденные параметры движения ЛА с банком данных параметров типовых ЛА и по результатам их совпадения принимают решение о распознавании конкретного типа ЛА и параметров их движения, результаты траекторной обработки отображают на мониторе и в масштабе единого времени передают внешнему пользователю радиолокационной информации в виде цифрового потока радиолокационных данных (РЛД).According to the invention, before the start of sounding, the optimum range Δf opt of the resonant sounding frequencies is selected, in which they search for frequencies that are free from active interference, rank them in order of priority according to the proximity of the frequencies to the center frequency of the optimal range of resonant frequencies, and form a ranked set Δf of RZS frequencies for for detecting aerodynamic and ballistic aircraft, in the ranked frequency band, two working hours spaced apart in frequency are selected in priority order then you and soundings sufficient for simultaneous detection of aerodynamic and ballistic aircraft simultaneously over the entire sector of the airspace survey, at one of the selected frequencies a long sounding signal (ZS1) is formed with a reduced divergence in the horizontal plane for detecting aircraft in the far zone of the field of view, at a different frequency - short probing signal (ЗС2) of increased divergence for detecting and resolving response signals from aircraft in range in the near zone of the field of view, formed probing signals the channels modulate in frequency according to a linear law and sequentially emit them with a repetition period T simultaneously across the entire field of view of the airspace in the form of a plurality of spade-shaped linear-frequency-modulated (LFM) radio beams, in each sounding period T initially emit a long (τ1) LFM signal ЗС1 and then with a delay of τ ass - short (τ2) LFM signal ZS2, after radiation chirp signals during a time radiosilence AP transmitters in each period T reception produce resonant chirped echo (ES) reflected from LA odnov TERM around the field of view of the airspace receiving azimuth and elevation channels, in the process of receiving the reflected echo signals received resonance signals into each receiving channel are separated in frequency and for parallel processing of short and long LFM ES, they are amplified, transferred to an intermediate frequency and digitized, during the conversion of signals into digital form, the digitized streams of the LFM ES are converted into a floating point representation format, during the initial processing, the digitized LFM ES are subjected to quadrature processing to reduce the polarization energy loss of the received signals, compress them by intrapulse LFM processing to increase the resolution of the marks from the aircraft in range, measure the range D to LA by means of a stepwise shift in range and mutual correlation processing of the probing and received signals and by recording the range to LA by the moment of the maximum of the correlation function, simultaneously measure the angular coordinates of the aircraft in azimuth β and elevation angle ε by stepwise phase shift and correlation processing of the amplitude-phase distribution of signals in the azimuthal and elevation reception channels and by recording the angular direction on the aircraft to the maximum of the mutual correlation function in the corresponding angular directions x, in parallel, they carry out inter-period coherent accumulation of the processed signals, rejection of passive interference and threshold processing of signals to isolate signals from the aircraft against the background of interference, signals from the aircraft that have passed threshold processing are filtered by the Doppler frequency and the radial (Vr) speed of the aircraft is determined by the Doppler frequency, corresponding to the maximum value of the signal amplitude, the found values of Vr, D, β, ε for each aircraft in the form of multi-digit sequences of digital signals are transmitted for secondary processing, and in the secondary the processing of the digitized echo signals carries out their identification, reference to the aircraft signals in the corresponding bits of their digital sequences of identification addresses and signals of uniform time, the trajectory and the heading speed V to the movement of each aircraft are calculated, the found motion parameters of the aircraft are compared with the data bank of parameters of typical aircraft and according to their results coincidences decide on the recognition of a specific type of aircraft and the parameters of their movement, the results of the trajectory processing are displayed on the monitor and on a single the belts transmit to the external user the radar information in the form of a digital radar data stream (RLD).
Выбор оптимального диапазона Δfopt резонансных частот зондирования позволяет исключить необходимость просмотра диапазона резонансных частот для каждого габарита обслуживаемых ЛА в отдельности и ограничиться частотным пересечением этих диапазонов, в котором резонансная ЭПР для всех обслуживаемых ЛА не ниже заданного значения для обнаружения их в дальней зоне обнаружения. Следствием этого является уменьшение времени на частотный обзор обслуживаемого углового сектора воздушного пространства.The choice of the optimal range Δf opt of the resonance sensing frequencies eliminates the need to view the resonance frequency range for each dimension of the serviced aircraft separately and limit themselves to the frequency intersection of these ranges, in which the resonant EPR for all serviced aircraft is not lower than the specified value for detection in the far detection zone. The consequence of this is a reduction in the time for a frequency review of the served corner sector of the airspace.
Предварительный (перед началом зондирования) поиск в выбранном оптимальном диапазоне Δfopt несущих частот, свободных от активных помех, их ранжирование в порядке приоритета по близости частот к центральной частоте оптимального диапазона резонансных частот и формирование ранжированного диапазона Δfрзс частот для резонансного обнаружения аэродинамических и баллистических ЛА дополнительно позволяют исключить потери времени на отстройку несущих частот от помех в процессе приема сигналов и обеспечить быстрый переход на свободную несущую частоту зондирования, рациональную с точки зрения достаточности ЭПР для обслуживания ЛА, при появлении заградительных или промышленных активных помех на частоте зондирования.Preliminary (before the start of sounding) search in the selected optimal range Δf opt of carrier frequencies free from active interference, ranking them in order of priority by the proximity of frequencies to the center frequency of the optimal range of resonant frequencies and the formation of a ranked range Δf of the SPS frequencies for the resonance detection of aerodynamic and ballistic aircraft additionally, it is possible to eliminate the time loss for tuning the carrier frequencies from interference in the process of receiving signals and to provide a quick transition to a free carrier sounding frequency, rational from the point of view of sufficiency of EPR for aircraft maintenance, in the event of barrage or industrial active interference at the sounding frequency.
Выбор в ранжированном диапазоне Δfрзс частот в порядке приоритета по ЭПР двух разнесенных между собой по частоте рабочих частот и зондирования, достаточных для одновременного обнаружения аэродинамических (авиационных) и баллистических ЛА одновременно по всему сектору обзора воздушного пространства, позволяет, с одной стороны, исключить необходимость частотного сканирования несущей частотой зондирования и, с другой, - обеспечить параллельный прием и первичную обработку сигналов от двух видов ЛА, резко отличающихся по своим скоростным параметрам и траектории полета.The choice in the ranked range Δf of the RZS frequencies in the order of priority according to the EPR of two operating frequencies spaced apart from each other in frequency and soundings sufficient for simultaneous detection of aerodynamic (aviation) and ballistic aircraft simultaneously over the entire airspace survey sector, allows, on the one hand, to eliminate the need for frequency scanning by the carrier frequency of sounding and, on the other hand, to provide parallel reception and primary processing of signals from two types LA, sharply differing in their speed parameters and flight paths.
В целом указанные технические преимущества, а также параллельный прием, оцифровка и обработка резонансных эхосигналов одновременно по всему полю зондирования воздушного пространства позволяют по сравнению с прототипом расширить возможности резонансного обзора воздушного пространства по скорости обзора и количеству обслуживаемых типов ЛА.In general, the indicated technical advantages, as well as the parallel reception, digitization, and processing of resonant echo signals simultaneously over the entire field of sounding of airspace, make it possible, in comparison with the prototype, to expand the capabilities of the resonant view of airspace in terms of the speed of view and the number of aircraft types served.
Следствием этого является резкое сокращение затрат времени на резонансное обнаружение и обработку эхосигналов ЛА и повышение производительности резонансной радиолокации по обслуживанию воздушного движения ЛА.The consequence of this is a sharp reduction in the time spent on the resonant detection and processing of aircraft echo signals and an increase in the performance of resonant radar for servicing aircraft air traffic.
Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг. 1 - фиг. 6.The invention is illustrated by the drawings presented in FIG. 1 - FIG. 6.
На фиг. 1 представлена зависимость амплитуды U отраженного зондирующего сигнала (ЗС) от геометрических размеров L летательного аппарата и условие резонанса при фиксированной частоте ЗС, на фиг. 2 - зависимость численного значения σ резонансной ЭПР от частоты ЗС для аэродинамических (авиационных) и баллистических ЛА, на фиг. 3 - известная [2] зависимость численного значения σ малогабаритного (L=единицы-десятки см) беспилотного ЛА от частоты ЗС, на фиг. 4 - пример функциональной схемы станции, реализующей предложенный способ резонансной радиолокации, на фиг. 5 - схема приема и алгоритма первичной обработки резонансных эхосигналов.In FIG. 1 shows the dependence of the amplitude U of the reflected sounding signal (ZS) on the geometric dimensions L of the aircraft and the resonance condition at a fixed frequency of the ZS, in FIG. 2 - dependence of the numerical value of σ of the resonant EPR on the frequency of the ES for aerodynamic (aviation) and ballistic aircraft, in FIG. 3 - the well-known [2] dependence of the numerical value of σ of a small-sized (L = several tens of cm) unmanned aircraft from the AP frequency, in FIG. 4 - an example of a functional diagram of a station that implements the proposed method of resonant radar, in FIG. 5 is a diagram of a reception and an algorithm for primary processing of resonant echo signals.
На фиг. 1-6 обозначены:In FIG. 1-6 are indicated:
1 - антенная система;1 - antenna system;
1.1 - передающее антенно-фидерное устройство (АФУ);1.1 - transmitting antenna-feeder device (AFU);
1.2 - угломестное приемное АФУ;1.2 - elevated receiving AFU;
1.3 - азимутальное приемное АФУ;1.3 - azimuthal receiving AFU;
2 - многоканальный усилитель зондирующих сигналов (ЗС);2 - multi-channel amplifier of sounding signals (ZS);
3 - многоканальный приемник (ПРМ) ответных резонансных эхосигналов;3 - multi-channel receiver (PFP) of the response resonant echo signals;
4 - двухчастотный генератор длинных и коротких линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) ЗС с возможностью перестройки их несущих частот;4 - two-frequency generator of long and short linear-frequency-modulated (LFM) ES with the possibility of tuning their carrier frequencies;
5 - устройство аналого-цифрового преобразования и квадратурной демодуляции ЭС;5 - device analog-to-digital conversion and quadrature demodulation ES;
5.1 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);5.1 - analog-to-digital converter (ADC);
5.2 - квадратурный демодулятор (КД);5.2 - quadrature demodulator (CD);
5.3 - блок передачи оцифрованных ЭС;5.3 - block transmission of digitized ES;
6 - устройство первичной обработки ЭС;6 - device for primary processing of ES;
6.1 - блок приема оцифрованных ЭС;6.1 - block receiving digitalized ES;
6.2 - блок внутриимпульсной обработки (ВИО) и сжатия ЛЧМ - ЭС;6.2 - block intrapulse processing (VIO) and compression LFM - ES;
6.3 - блок цифрового диаграммообразования по азимуту (ЦФДНА);6.3 - block of digital azimuth chart formation (TsFDNA);
6.4 - блок цифрового диаграммообразования по углу места (ЦФДНУ);6.4 - a block of digital chart formation by elevation (TsFDNU);
6.5 - блок когерентного накопления (КН);6.5 - block coherent accumulation (KN);
6.6 - детектор (Д);6.6 - detector (D);
6.7 - блок пороговой обработки (ПОР);6.7 - threshold processing unit (POR);
6.8 - блок формирования сигнальных отметок (СО);6.8 - block for the formation of signal marks (CO);
6.9 - блок подавления боковых лепестков по дальности и азимуту β;6.9 - block suppression of the side lobes in range and azimuth β;
6.10 - цифровой фильтр (ЦФ);6.10 - digital filter (DF);
6.11 - сумматор;6.11 - adder;
6.12 - блок формирования координатных точек (КТ) ЛА;6.12 - block forming the coordinate points (CT) of the aircraft;
6.13 - блок режекции пассивных помех по азимуту (ширина зоны режекции-ШЗР) и дальности зоны режекции (ДЗР);6.13 - block rejection of passive interference in azimuth (width of the notch zone-SZR) and the range of the notch zone (DZR);
7 - устройство вторичной обработки ЭС;7 - device for secondary processing of ES;
8 - автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора РЛС;8 - automated workstation (AWP) of the radar operator;
9 - аппаратура приема/передачи данных (АПД) и команд управления резонансной РЛС;9 - equipment for receiving / transmitting data (ADF) and resonant radar control commands;
10 - двунаправленная активная шина сопряжения (ШС).10 - bidirectional active interface bus (AL).
Предложенный способ и станция резонансной радиолокации основаны на известном [4] явлении резонанса, представленном на фиг. 1. Согласно [4] при размерах «L» ЛА, близких к полуволновому вибратору (L=λ/2), численное резонансной амплитуды Uрез отраженного ЗС (эхосигнала - ЭС) резко возрастает (фиг. 1). При этом численное значения ЭПР (σ=σ(Uрез)) в условиях резонанса (1) более чем в 10 раз превышает ЭПР при диффузном отражением ЗС. Экспериментальная оценка численного значения σ=σ(Uрез) в зависимости от несущей частоты «f» ЗС с линейно-частотной модуляцией (ЛЧМ) для трех основных видов крупноразмерных аэродинамических (авиационных) и баллистических ЛА с размерами L1, L2 и L3 соответственно представлена на фиг. 2.The proposed method and the resonant radar station are based on the known [4] resonance phenomenon presented in FIG. 1. According to [4], with the dimensions “L” of the aircraft close to the half-wave vibrator (L = λ / 2), the numerical resonance amplitude U cut of the reflected ES (echo signal - ES) increases sharply (Fig. 1). In this case, the numerical value of the EPR (σ = σ (Ures)) under resonance conditions (1) is more than 10 times higher than the EPR for diffuse reflection of the CS. An experimental estimate of the numerical value σ = σ (Ures) depending on the carrier frequency “f” of the LC with linear frequency modulation (LFM) for the three main types of large-sized aerodynamic (aviation) and ballistic aircraft with sizes L1, L2 and L3, respectively, is presented in FIG. . 2.
Из фиг. 2 видно, что в отличие от известного [3] способа резонансной радиолокации для обнаружения ЛА с σ≥3 м2 нет необходимости менять несущую частоту ЗС во всем спектре (фиг. 3) резонансных отражений каждого ЛА в отдельности. Для этого достаточно ограничиться одной несущей частотой f1, лежащей в полосе частот Δfopt (фиг. 2), общей для аэродинамических (авиационных) и баллистических ЛА.From FIG. 2 it can be seen that, in contrast to the known [3] resonance radar method for detecting aircraft with σ≥3 m 2, there is no need to change the carrier frequency of the GL in the entire spectrum (Fig. 3) of the resonance reflections of each aircraft individually. To do this, it is enough to limit ourselves to one carrier frequency f1 lying in the frequency band Δf opt (Fig. 2), common to aerodynamic (aviation) and ballistic aircraft.
Вместе с тем для увеличения производительности в предложенном способе резонансной радиолокации применена параллельная локация одновременно на двух несущих частотах f1 и f2 с возможностью их перестройки в диапазоне Δfopt. Необходимость такой перестройки связана с работой в указанном диапазоне множества радиостанций и средств радиосвязи с перестройкой частоты. Поэтому для обеспечения работоспособности резонансной радиолокации в условиях помех в предложенном способе перед началом зондирования и периодически в процессе обработки ответных резонансных эхосигналов в диапазоне Δfopt производят частотное сканирование (на прием) выделенного сектора воздушного пространства на предмет выявления источников помех, отбора и ранжирования частот ЗС, свободных от помех в реальном масштабе времени.At the same time, in order to increase the performance in the proposed method of resonant radar, a parallel location was used simultaneously at two carrier frequencies f1 and f2 with the possibility of their tuning in the range Δf opt . The need for such tuning is associated with the work in the specified range of many radio stations and radio communications with frequency tuning. Therefore, to ensure the operability of resonant radar in the conditions of interference in the proposed method, before scanning and periodically in the process of processing response resonant echo signals in the Δf opt range, a frequency scan (at reception) of the selected airspace sector is performed to identify sources of interference, selection and ranking of AP frequencies, free of interference in real time.
С учетом изложенного оптимальное значение диапазона частот Δfopt резонансной радиолокации выбирают из условия минимума пересечения областей резонансных отражений на уровне ЭПР не менее заданного значения, например 3 м2:In view of the above, the optimal value of the frequency range Δf opt of the resonant radar is selected from the condition of minimum intersection of the resonance reflection regions at the EPR level of at least a given value, for example 3 m 2 :
где: Where:
- пересечение частотных областей всех I-х типов ЛА; - intersection of frequency domains all I types of aircraft;
- резонансная полоса частот i-го типа ЛА; - resonant frequency band of the i-th type of aircraft;
- σi - минимально допустимое резонансное значение ЭПР для обнаружения i-го типа ЛА;- σi is the minimum allowable resonance value of the EPR for the detection of the i-th type of aircraft;
- i, I - текущее и максимальное значение типов обслуживаемых ЛА соответственно.- i, I - the current and maximum value of the types of serviced aircraft, respectively.
Вариант станции, реализующей предложенный способ резонансной радиолокации, представлен на фиг. 4.An embodiment of a station implementing the proposed resonant radar method is shown in FIG. four.
Согласно фиг. 4 станция резонансной радиолокации содержит установленные на антенных опорах [5-7] не менее одного передающего и не менее двух приемных азимутальных и угломестных антенно-фидерных устройств (АФУ) для многолучевого зондирования воздушного пространства на частотах резонирования летательных аппаратов (ЛА) и приема на этих частотах отраженных резонансных эхосигналов и сигналов радиопомех. Вход передающего АФУ 1.1 через многоканальный усилитель 2 мощности соединен с выходом двухчастотного генератора 4 линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) зондирующих сигналов (ЗС) увеличенной и короткой длительности с возможностью перестройки несущей частоты в диапазоне частот (2) резонирования аэродинамических и баллистических ЛА. Сигнальные выходы приемных АФУ 1.2 и 1.3 соединены с входами приемных супергетеродинных устройств соответствующих многоканальных приемников (ПРМ) 3. Опорные входы ПРМ 3 соединены с выходом двухчастотного генератора 4 ЗС, а сигнальные выходы ПРМ 3 - через устройство 5 аналого-цифрового преобразования и квадратурной демодуляции ЭС и через устройства первичной 6 и вторичной 7 обработки ЭС - с автоматизированным рабочим местом (АРМ) 8 оператора станции. Сигнальные и управляющие выходы АРМ 8 через двунаправленную активную шину 10 сопряжения соединены с управляющими входами генератора 4 ЗС, устройств первичной 6 и вторичной 7 обработки резонансных ЭС и через аппаратуру 9 приема/передачи данных (АПД) - с внешними потребителями радиолокационной информации. 12. Устройство аналого-цифрового преобразования и квадратурной демодуляции ЭС содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5.1, квадратурный демодулятор (КД) 5.2 и блок 5.3 передачи оцифрованных ЭС. Блок первичной обработки эхосигналов выполнен с возможностью параллельной обработки оцифрованных ЭС с азимутального и угломестного АФУ и содержит азимутальный 11 и угломестный 12 каналы первичной обработки, соединенные через блок 6.4 цифрового диаграммообразования по углу места и блок 6.12 формирования координатных точек ЛА с выходом блока 6 первичной обработки ЭС. При этом азимутальный канал 11 первичной обработки ЭС содержит последовательно соединенные блок 6.1 приема оцифрованных ЭС, блок 6.2 внутриимпульсной обработки и сжатия ЛЧМ ЭС, блок 6.3 цифрового диаграммообразования по азимуту (ЦФДНА), блок 6.5 когерентного накопления, блок 6.13 режекции пассивных помех по азимуту и дальности, детектор 6.6, блок 6.7 пороговой обработки, блок 6.8 формирования сигнальных отметок и блок 6.9 подавления боковых лепестков по дальности и азимуту. Угломестный канал 12 первичной обработки содержит последовательно соединенные блок 6.1 приема оцифрованных ЭС с ортогональной поляризацией от АФУ 1.2, схему восстановления амплитуды и поляризации ЭС, включающую два цифровых фильтра 6.10 и сумматор 6.11, блок 6.2 внутриимпульсной обработки и сжатия ЛЧМ ЭС и блок 6.5 когерентного накопления. Блок 6 первичной обработки эхосигналов выполнен модульной конструкции на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС) с перепрограммируемой памятью и дополнительно содержит соединенные интерфейсными линиями связи центральный процессор управления и передачи данных, ведущий и ведомый блок цифровой обработки длинных и коротких ЭС, синхронизатор и вводно-выводное устройство (на фигурах не показано). Блок 8 вторичной обработки эхосигналов выполнен по стандартной схеме промышленной электронно-вычислительной машины на двух безоболочных компьютерах серии Core i7 и двух расширителях - мезонинах серии 4×1 Gbit Ethernet и 4×RS422 с блоком перепрограммируемых Gard и Flesh памяти. 15.According to FIG. 4, the resonant radar station contains at least one transmitting and at least two receiving azimuth and elevation antenna-feeder devices (AFUs) mounted on antenna supports [5-7] for multipath sounding of airspace at the resonance frequencies of aircraft (LA) and reception on these frequencies of reflected resonant echo signals and radio interference signals. The input of the transmitting AFU 1.1 through a
Антенные опоры [5-6] АФУ 1.1-1.3 выполнены быстро возводимыми [7-8] и устойчивыми к ветровым нагрузкам и сезонному движению грунтов. Они содержат не менее одной несущей мачты 1.4, установленной на металлических балках - линейном ростверке, объединяющем верхние торцы металлических винтовых свай (на фигурах не показано). Каждая винтовая свая [5-6] выполнена в виде трубы с изолирующим незамерзающим покрытием на основе полимера и винтовым рабочим органом, закрепленным на ее нижнем торце для жесткого крепления нижнего конца сваи в твердом грунте ниже уровня его сезонного оттаивания.Antenna supports [5-6] AFU 1.1-1.3 are made quickly erected [7-8] and are resistant to wind loads and seasonal movement of soils. They contain at least one supporting mast 1.4 mounted on metal beams - a linear grillage that combines the upper ends of metal screw piles (not shown in the figures). Each screw pile [5-6] is made in the form of a pipe with an insulating non-freezing coating on the basis of a polymer and a screw working element mounted on its lower end for rigidly fastening the lower end of the pile in solid soil below the level of seasonal thawing.
В соответствии с предложенным способом перед началом зондирования в рассчитанном (2) оптимальном диапазоне частот Δfopt резонансной радиолокации производят поиск частот, свободных от активных помех, путем изменения по заданной с АРМ 8 программе частотного обзора воздушного пространства одной из несущей (опорной) частоты генератора 4. При этом высокочастотные сигналы с изменяемой текущей частотой, подаваемые на опорные входы супергетеродинных приемников ПРМ 3, позволяют принять с азимутальной 1.3 и угломестной 1.2 АФУ текущие значения частот fn, занятых активными помехами, определить угловые направления постановщиков помех и сформировать ранжированный набор (диапазон) Δfрзс частот, свободных от помех, для резонансного зондирования аэродинамических и баллистических ЛА.In accordance with the proposed method, before the start of sounding in the calculated (2) optimal frequency range Δf opt of the resonant radar, a search for frequencies free of active interference is performed by changing the frequency overview of the airspace of one of the carrier (reference) frequencies of the
Формирование на множестве (2) ранжированного набора Δfрзс частот, свободных от помех, для резонансного зондирования аэродинамических и баллистических ЛА производят из условий:The formation on the set (2) of a ranked set of Δf RZS frequencies, free from interference, for resonant sounding of aerodynamic and ballistic aircraft is carried out from the conditions:
где:Where:
Δfn - текущее значение диапазона резонансных частот, занятых активными помехами;Δf n is the current value of the range of resonant frequencies occupied by active interference;
fjрез - j-я частота зондирующих сигналов, свободная от помех в текущий момент времени;fj res - the j-th frequency of the probing signals, free from interference at the current time;
fn - n-я помеховая частота в оптимальной полосе резонансных частот Δfopt;f n - n-th interference frequency in the optimal band of resonant frequencies Δf opt ;
j, J - текущий номер ранга частоты, характеризующего степень ее близости к центру Δfopt, и общее число рангов соответственно;j, J is the current number of the frequency rank, characterizing the degree of its proximity to the center Δf opt , and the total number of ranks, respectively;
n, N - текущий номер помеховой частоты и общее количество помеховых частот в полосе резонансных частот Δfopt.n, N is the current interference frequency number and the total number of interference frequencies in the resonant frequency band Δf opt .
После формирования ранжированного набора Δfрзс зондирующих частот на оптимальной полосе Δfopt частот найденное значение Δfрзс в графическом и табличном виде отображается на мониторе АРМ 8 оператора радиолокационной станции (РЛС).After the formation of a ranked set of Δf RZS probing frequencies in the optimal frequency band Δf opt frequencies, the found value Δf RZS in graphical and tabular form is displayed on the
Оператор АРМ 8 в порядке приоритета выбирает две разнесенные между собой по частоте рабочие частоты и зондирования, достаточные для одновременного обнаружения аэродинамических и баллистических ЛА одновременно по всему сектору обзора воздушного пространства. Переход на другие рабочие частоты f1 и f2 зондирования в диапазоне Δfрзс производится автоматически по мере появления на рабочих частотах постановщиков помех.The
Далее на текущей частоте f1 в генераторе 4 формируется длинный зондирующий сигнал (ЗС1) с уменьшенной расходимостью в вертикальной плоскости для обнаружения ЛА в дальней зоне сектора обзора, на другой частоте f2 - короткий зондирующий сигнал (ЗС2) увеличенной расходимости для обнаружения и разрешения ответных сигналов от ЛА по дальности в ближней зоне сектора обзора.Then, at the current frequency f1 in
Сформированные зондирующие сигналы ЗС1 и ЗС2 модулируют по частоте по линейному закону, разветвляют на множество усилительных каналов усилителя 2 мощности. В усилителе 2 зондирующие сигналы ЗС1 и ЗС2 усиливаются по мощности. В процессе усиления ЗС1 в отдельные усилительные каналы усилителя 2 вводится фазовый сдвиг на 180° для уменьшения расходимости радиолуча передающего АФУ 1.1 в вертикальной плоскости.The generated probing signals 3C1 and 3C2 modulate in frequency according to a linear law, branch into many amplifier channels of the
Усиленные ЗС1 и ЗС2 излучаются логопериодическими антеннами (ЛПА) АФУ 1.1 с периодом Τ повторения одновременно по всему полю обзора воздушного пространства в виде множества лопатообразных линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) радиолучей. В каждом периоде Τ зондирования ЛПА АФУ 1.1 излучают вначале длинный (τ1) ЛЧМ сигнал ЗС1 с узкой Δεy≈45° (в вертикальной плоскости относительно линии горизонта) диаграммой направленности и затем с задержкой τзад - короткий (τ2) ЛЧМ сигнал ЗС2 с широкой Δεш≥90° (в вертикальной плоскости относительно линии горизонта) диаграммой направленности.The amplified ZS1 and ZS2 are emitted by AFU 1.1 log-periodic antennas (HLA) with a period of одновременно repeating simultaneously over the entire field of view of the airspace in the form of a plurality of spatula-shaped linear-frequency-modulated (LFM) radio beams. In each period Τ of the sensing of the LPA AFU 1.1 emit initially a long (τ1) LFM signal ЗС1 with a narrow Δε y ≈45 ° (in the vertical plane relative to the horizon) radiation pattern and then with a delay τ back - a short (τ2) LFM signal ЗС2 with a wide Δε w ≥90 ° (in the vertical plane relative to the horizon) by the radiation pattern.
При этом для уменьшения поляризационных, информационных и энергетических потерь плоскости лопатообразных лучей соседних ЛПА АФУ 1.1 развернуты относительно друг к друга и к горизонту под углом 45°, а угловые размеры Δβ лучей каждой ЛПА в азимутальной плоскости при излучении как длинных, так и коротких ЗС, выбраны одинаковыми и составляют Δβ=90-120°.In this case, to reduce polarization, information and energy losses, the planes of the shovel-shaped rays of neighboring LFU AFU 1.1 are deployed relative to each other and to the horizon at an angle of 45 °, and the angular dimensions Δβ of the rays of each LFB in the azimuthal plane when both long and short ES are emitted, are chosen the same and are Δβ = 90-120 °.
Численные значения периода Τ следования зондирующих ЛЧМ сигналов, расходимость Δεу и длительность τ1 первого зондирующего ЛЧМ сигнала ЗС1 выбирают из условия обнаружения ЛА на максимальной дальности Dmax длинным (τ1) зондирующим сигналом с узкой Δεy в угломестной - плоскости диаграммой его направленности:The numerical values of the period of Τ following the probing LFM signals, the divergence Δε y and the duration τ1 of the first probing LFM signal ЗС1 are selected from the condition for detecting the aircraft at the maximum range D max with a long (τ1) probe signal with a narrow Δεy in the elevation plane of its directional pattern:
где:Where:
с=3×108 км/с - скорость распространения электромагнитных волн;c = 3 × 10 8 km / s is the propagation velocity of electromagnetic waves;
Рзс1 - плотность мощности первого (ЗС1) зондирующего ЛЧМ импульса увеличенной длительности;Рзс1 - power density of the first (ЗС1) probe LFM pulse of increased duration;
Δεy, Δβ - суммарный угол рассеивания излучения ЗС1 в резонансном диапазоне ЭМВ в угломестной и азимутальной плоскости соответственно;Δεy, Δβ is the total scattering angle of radiation ZS1 in the resonant EMW range in the elevation and azimuthal plane, respectively;
σ=3 м - минимальный размер ЭПР при резонансном отражении ЗС1;σ = 3 m - the minimum size of the EPR at resonant reflection of ZS1;
Emin=10-13 Дж/см2 - чувствительность приемных устройств.Emin = 10 -13 J / cm 2 - the sensitivity of the receiving devices.
Длительность τ2 второго зондирующего ЛЧМ сигнала ЗС2 и его временную задержку Δτ относительно ЗС1 выбирают из условий возможности разрешения эхосигналов по дальности и раздельного Δrmin наблюдения ЛА в каждом угловом направлении:The duration τ2 of the second probing LFM signal ЗС2 and its time delay Δτ relative to ЗС1 are selected from the conditions of the possibility of resolving the echo signals in range and separate Δr min of observing the aircraft in each angular direction:
где:Where:
tпер - длительность переходных процессов в передающем тракте после излучения первого ЗС 1.t per - the duration of the transient processes in the transmitting path after the radiation of the
После излучения ЛЧМ сигналов ЗС1 и ЗС2 в течение времени радиомолчания усилителя 2 мощности на каждом периоде Т производят прием резонансных ЛЧМ эхосигналов ЭС1 и ЭС2, отраженных от ЛА, на несущих текущих частотах f1 и f2 соответственно. Прием ЭС1 и ЭС2 ведут одновременно всеми приемными элементами (крестообразными вибраторами Надененко) угломестной АФУ 1.2 и азимутальной АФУ 1.3 и одновременно по всему полю обзора воздушного пространства. Принятые амплитудно-фазовые распределения ЭС1 и ЭС2 на раскрыве АФУ 1.2 и АФУ 1.3 передаются на соответствующие многоканальные супергетеродинные приемники 3. В процессе приема отраженных резонансных эхосигналов принятые сигналы в каждом приемном канале разделяют по частоте f1 и f2 для параллельной обработки коротких и длинных ЛЧМ ЭС. Принятые ЭС1 и ЭС2 в приемниках 3 усиливают и переносят на промежуточную частоту. Далее потоки этих сигналов в устройствах 5 азимутального и угломестного приемных каналов оцифровывают, преобразуют в формат представления с плавающей точкой. Далее для уменьшения поляризационных потерь энергии принятых сигналов оцифрованные ЛЧМ ЭС подвергают квадратурной обработке и передают в устройство 6 для первичной обработки ЭС. Для повышения степени разрешения отметок от ЛА по дальности в блоках 6.2 азимутального и угломестного каналов приема ЛЧМ ЭС сжимают путем их внутриимпульсной обработки (ВИО). Перед сжатием ЛЧМ ЭС угломестном канале приема производят (блоки 6.10 и 6.11) восстановление амплитуды и фазы ЛЧМ ЭС, принятых крестообразными антенными с ортогональной поляризацией. Измерение дальности «D» до ЛА в устройстве 6 осуществляют путем пошагового сдвига по дальности, взаимной корреляционной обработки зондирующего и принятого сигналов и регистрации дальности до ЛА по моменту максимума корреляционной функции (на фигурах не показано). Далее в блоках 6.3 ЦФДНА и 6.4 ЦФДНУ устройства 6 измеряют угловые координаты ЛА по азимуту «β» и углу места «ε» соответственно путем пошагового сдвига фазы и корреляционной обработки амплитудно-фазового распределения сигналов в азимутальном и угломестном каналах приема и путем регистрации углового направления на ЛА по максимуму взаимной корреляционной функции в соответствующих угловых направлениях. В блоках 6.5 обоих приемных каналов проводят межпериодное когерентное накопление обработанных сигналов. В азимутальном приемном канале дополнительно проводят (блок 6.13) режекцию пассивных помех путем ограничения зоны обзора (сужения объема сигнальной обработки) по азимуту (ШЗР) и дальности (ДЗР), детектирование (блок 6.6) и пороговую обработку (блок 6.7) для выделения сигналов от ЛА на фоне помех. Сигналы от ЛА, прошедшие пороговую обработку, фильтруют в блоке 6.8 по множеству допустимых частот и определяют радиальную (Vr) скорость ЛА по частоте Доплера, соответствующей максимальному значению амплитуды сигнала. Затем в блоке 6.9 азимутального канала обработки цифровых сигналов осуществляется подавление боковых лепестков и ложных сигналов по дальности и азимуту. При измерении углового ε положения ЛА в блоке 6.4 ЦФДНУ дополнительно используют данные амплитудно фазового распределения в угломестной плоскости с азимутального АФУ 1.3. Далее в блоке 6.12 производится формирование координатных точек (Vr, D, β, ε) ЛА.After the LFM radiation of the signals ЗС1 and ЗС2 during the radio silence time of the
В процессе формирования координатных точек (Vr, D, β, ε) используют топоцентрическую систему координат, при которой центр координат располагают в точке О вблизи поверхности Земли с геодезическими координатами В - широта, L - долгота, Η - высота, оси x и y которых расположены в плоскости, параллельной касательной плоскости к поверхности эллипсоида Красовского, проходящей через точку О, а ось z направлена перпендикулярно плоскости координат x и y в направлении возрастания высоты.In the process of forming coordinate points (Vr, D, β, ε), a topocentric coordinate system is used, in which the center of coordinates is located at point O near the Earth’s surface with geodesic coordinates B - latitude, L - longitude, Η - height, whose x and y axes are located in a plane parallel to the tangent plane to the surface of the Krasovsky ellipsoid passing through point O, and the z axis is perpendicular to the x and y coordinate plane in the direction of increasing height.
Найденные (в процессе первичной обработки ЭС) значения Vr, D, β, ε для каждого ЛА передают на вторичную обработку ЭС.The values of Vr, D, β, ε found (during primary ES processing) for each aircraft are transferred to secondary ES processing.
В процессе вторичной обработки оцифрованных эхосигналов в устройстве 7 проводят идентификацию координатных точек (Vr, D, β, ε), привязку к ним в соответствующих разрядах их цифровых последовательностей идентификационных адресов и сигналов единого времени. Далее по результатам межпериодных измерений (с фиксированным временным шагом) координатных точек рассчитывают траекторию и курсовую скорость Vк движения каждого ЛА.In the process of secondary processing of the digitized echo signals in the
Численное значение курсовой скорости Vк движения ЛА определяют из выражений:The numerical value of the heading speed V to the movement of the aircraft is determined from the expressions:
где:Where:
Vr, Vβ - радиальная скорость ЛА и скорость его перемещения по азимуту соответственно;Vr, V β - the radial speed of the aircraft and the speed of its movement in azimuth, respectively;
с - скорость света;c is the speed of light;
FД - частота Доплера;F D - Doppler frequency;
λ - длина волны соответствующего ЭС;λ is the wavelength of the corresponding ES;
fi - частота излучения соответствующего ЗС;fi is the radiation frequency of the corresponding ES;
δβ - приращение значения координаты азимута ЛА за установленный интервал времени Δt;δβ is the increment of the coordinate value of the azimuth of the aircraft for the specified time interval Δt;
Δt - интервал дискретизации по времени измерений.Δt is the sampling interval over the measurement time.
Найденные в (9) траекторные параметры движения ЛА сравнивают с банком данных параметров типовых ЛА и по результатам их совпадения принимают решение о распознавании конкретного типа ЛА и параметров их движения.The trajectory parameters of the aircraft motion found in (9) are compared with the data bank of the parameters of typical aircraft and, based on the results of their coincidence, they decide on the recognition of a specific type of aircraft and their motion parameters.
Периодически в процессе первичной и вторичной обработки эхосигналов проводят анализ помеховой обстановки и корректировку ранжированного набора Δfрзс частот для резонансного зондирования аэродинамических и баллистических ЛА. При появлении прицельной или случайной активной помехи на текущей рабочей частоте или производят перевод указанных рабочих частот на частоты, ближайшие по рангу их расположения в откорректированной полосе резонансных частот Δfрзс, свободных от радиопомех.Periodically in the process of primary and secondary processing of echo signals, an analysis of the interference environment and adjustment of the ranked set of Δf RZS frequencies for resonant sounding of aerodynamic and ballistic aircraft are carried out. When sighting or random active interference occurs at the current operating frequency or translate the specified operating frequencies into frequencies closest to the rank of their location in the adjusted band of resonant frequencies Δf RZS , free from radio interference.
Одновременно результаты траекторной обработки сигналов отображают на мониторе и в масштабе единого времени передают (блок 9) внешнему пользователю радиолокационной информации в виде цифрового потока радиолокационных данных (РЛД).At the same time, the results of the trajectory processing of the signals are displayed on the monitor and transmitted (block 9) to the external user of radar information in the form of a digital radar data stream (RLD) on a single time scale.
Изобретение не ограничивается описанным примером его осуществления. В рамках данного изобретения возможны и другие варианты его осуществления, не выходящие за пределы независимых пунктов изобретения.The invention is not limited to the described example of its implementation. In the framework of the present invention, other variants of its implementation are possible, without going beyond the scope of the independent claims.
В частности, для кругового обзора воздушного пространства в резонансной станции может быть использовано несколько стационарных антенных систем 1, расположенных по сторонам правильного многоугольника. Для одновременного кругового обзора воздушного пространства их передающие и приемные устройства могу быть разнесены по несущей частоте в частотной области оптимального резонансного зондирования. Устройство 6 и 7 первичной и вторичной обработки резонансных эхосигналов могут быть выполнены на базе промышленных электронно-вычислительных машин (ЭВМ) с встроенными в их память программами обработки резонансных эхосигналов и обмена информацией между элементами станции и внешней средой.In particular, for a circular overview of airspace in a resonant station, several
Изобретение разработано на уровне опытного образца станции резонансной радиолокации и антенных систем 1 для нее в метровом диапазоне электромагнитных волн. Испытания опытного образца показали достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи. Готовится промышленное освоение станции под товарной маркой «Резонанс-Η» и «Резонанс-НЭ» в зависимости от ее конкретной элементной комплектации.The invention was developed at the level of a prototype of a resonant radar station and
Источники информацииInformation sources
1. Structure resonant radar detection apparatus and method. US 4897660, 14.01.1986.1. Structure resonant radar detection apparatus and method. US 4897660, 01/14/1986.
2. Небабин В.Г., Сергеев В.В. Методы и техника радиолокационного распознавания. - М.: Радио и связь, 1984, с. 79, рис. 3-21.2. Nebabin V.G., Sergeev V.V. Methods and techniques of radar recognition. - M .: Radio and communications, 1984, p. 79, fig. 3-21.
3. Радиолокационный способ обнаружения малозаметных беспилотных летательных аппаратов. RU 2534217, 27.11.2014.3. Radar method for detecting stealth unmanned aerial vehicles. RU 2534217, 11.27.2014.
4. Теоретические основы радиолокации. / Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Советское радио, 1970, 560 с.4. Theoretical foundations of radar. / Ed. POISON. Shirman. M .: Soviet Radio, 1970, 560 p.
5. Антенная опора для приемной фазированной антенной решетки радиолокатора «Резонанс». ЗАО НИЦ "РЕЗОНАНС". RU 154296, 23.07.2015.5. Antenna support for the receiving phased antenna array of the Resonance radar. CJSC NIC RESONANCE. RU 154296, 07.23.2015.
6. Многосвайный фундамент и способ его возведения на мерзлых грунтах. ЗАО НИЦ "РЕЗОНАНС". RU 2015104077, 2016.6. Multi-pile foundation and method of its construction on frozen soils. CJSC NIC RESONANCE. RU 2015104077, 2016.
7. Опорно-распорный соединительный элемент. RU 160098, ЗАО НИЦ "РЕЗОНАНС". 2016.7. Support-spacer connecting element. RU 160098, ZAO Research Center Resonance. 2016.
8. Подъемник антенной опоры. ООО «ИСТ». RU 2015152360, 2016.8. Aerial support lift. LLC "IST". RU 2015152360, 2016.
Claims (50)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016118453A RU2610832C1 (en) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Method and station of resonance radio detection and location |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016118453A RU2610832C1 (en) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Method and station of resonance radio detection and location |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2610832C1 true RU2610832C1 (en) | 2017-02-16 |
Family
ID=58458642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016118453A RU2610832C1 (en) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Method and station of resonance radio detection and location |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2610832C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU200533U1 (en) * | 2020-04-08 | 2020-10-28 | Рафаэль Сергеевич Айвазов | Unmanned aerial vehicle receiving antenna |
RU2756789C2 (en) * | 2020-02-25 | 2021-10-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method for increasing noise resistance of radar sensors with frequency selection |
RU2765272C1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-01-27 | Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" | Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles |
RU2767759C1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-03-21 | Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский центр «РЕЗОНАНС» (ЗАО НИЦ «РЕЗОНАНС») | Method for measuring the azimuth of an aerial target for a stationary radar |
CN117214604A (en) * | 2023-09-12 | 2023-12-12 | 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 | Power transmission line fault grounding point positioning analysis device and method |
RU2826436C2 (en) * | 2022-11-29 | 2024-09-10 | Акционерное общество "Северный пресс" | Method of detecting and individual warning about unmanned aerial vehicles and device for realizing said method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2042957C1 (en) * | 1991-03-18 | 1995-08-27 | Вячеслав Иванович Кучеров | Method for detecting inconspicuous flying vehicles |
US5497158A (en) * | 1993-07-15 | 1996-03-05 | Daimler-Benz Aerospace Ag | Method of classifying and identifying an object using Doppler radar |
RU2099735C1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-12-20 | Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации | Gear identifying aircraft |
US20020009994A1 (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-24 | Sample William G. | Aircraft frequency identification |
RU2377596C1 (en) * | 2008-10-06 | 2009-12-27 | Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации | Device for identifying aircraft with adaptive selection of moment of analysis of echo signal |
CN103412345A (en) * | 2013-08-16 | 2013-11-27 | 中国舰船研究设计中心 | Automatic aircraft carrier flight deck foreign matter detection and recognition system |
RU2534217C1 (en) * | 2013-08-28 | 2014-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Смоленский научно-инновационный центр радиоэлектронных систем "Завант" | Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles |
-
2016
- 2016-05-12 RU RU2016118453A patent/RU2610832C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2042957C1 (en) * | 1991-03-18 | 1995-08-27 | Вячеслав Иванович Кучеров | Method for detecting inconspicuous flying vehicles |
US5497158A (en) * | 1993-07-15 | 1996-03-05 | Daimler-Benz Aerospace Ag | Method of classifying and identifying an object using Doppler radar |
RU2099735C1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-12-20 | Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации | Gear identifying aircraft |
US20020009994A1 (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-24 | Sample William G. | Aircraft frequency identification |
RU2377596C1 (en) * | 2008-10-06 | 2009-12-27 | Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации | Device for identifying aircraft with adaptive selection of moment of analysis of echo signal |
CN103412345A (en) * | 2013-08-16 | 2013-11-27 | 中国舰船研究设计中心 | Automatic aircraft carrier flight deck foreign matter detection and recognition system |
RU2534217C1 (en) * | 2013-08-28 | 2014-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Смоленский научно-инновационный центр радиоэлектронных систем "Завант" | Radar method of detecting low-visibility unmanned aerial vehicles |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756789C2 (en) * | 2020-02-25 | 2021-10-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method for increasing noise resistance of radar sensors with frequency selection |
RU200533U1 (en) * | 2020-04-08 | 2020-10-28 | Рафаэль Сергеевич Айвазов | Unmanned aerial vehicle receiving antenna |
RU2765272C1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-01-27 | Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" | Subband method for radar detection of miniature unmanned aerial vehicles |
RU2767759C1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-03-21 | Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский центр «РЕЗОНАНС» (ЗАО НИЦ «РЕЗОНАНС») | Method for measuring the azimuth of an aerial target for a stationary radar |
RU2826436C2 (en) * | 2022-11-29 | 2024-09-10 | Акционерное общество "Северный пресс" | Method of detecting and individual warning about unmanned aerial vehicles and device for realizing said method |
CN117214604A (en) * | 2023-09-12 | 2023-12-12 | 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 | Power transmission line fault grounding point positioning analysis device and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2610832C1 (en) | Method and station of resonance radio detection and location | |
CN111458711B (en) | Satellite-borne dual-band SAR system and detection method of ship target | |
US8009080B2 (en) | Weather radar and weather observation method | |
US8723719B1 (en) | Three dimensional radar method and apparatus | |
US8184037B2 (en) | Radar system for aircraft | |
CN108398677A (en) | The three one-dimensional phases of coordinate continuous wave sweep unmanned plane low target detecting system | |
CN104133216A (en) | Method and device for detecting radar acquiring low-altitude wind profiles | |
CN108196250B (en) | Continuous wave radar system and method for low-altitude small target detection | |
CN104267401A (en) | Linear array antenna simultaneous MIMO-SAR imaging system and method | |
CN103389497B (en) | Airborne thinned array antenna downward-looking three-dimensional imaging radar system and imaging method | |
CN114114249A (en) | Omnidirectional coverage multi-beam detection radar system | |
RU2624736C2 (en) | Radar station circular view "resonance" | |
CN110609330B (en) | Sparse array real-beam electric scanning rapid imaging system | |
Holdsworth et al. | Jindalee operational radar network: New growth from old roots | |
RU2497145C1 (en) | Multiband helicopter radar system | |
RU2556708C1 (en) | Approach radar | |
RU2444753C1 (en) | Radio monitoring method of air objects | |
RU121942U1 (en) | DOPPLER METEOROLOGICAL RADAR DOLAR "DMRL-S" | |
US5812091A (en) | Radio interferometric antenna for angle coding | |
CN110376586B (en) | Distributed MIMO radar moving target detection method based on chromatography principle | |
RU151147U1 (en) | LANDING RADAR | |
RU2692467C2 (en) | Radar method | |
Ji et al. | A small array HFSWR system for ship surveillance | |
RU2787471C1 (en) | Method for selecting real aerial objects against the background of interference generated by secondary emission simulators by means of using a mobile radio location unit | |
Doviak et al. | Comparisons of weather and aircraft surveillance radar requirements to determine key features for a 10-cm multi-function phased array radar |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190513 |