RU2803141C1 - Monopulse radar system with reduced direction finding error - Google Patents

Monopulse radar system with reduced direction finding error Download PDF

Info

Publication number
RU2803141C1
RU2803141C1 RU2023103929A RU2023103929A RU2803141C1 RU 2803141 C1 RU2803141 C1 RU 2803141C1 RU 2023103929 A RU2023103929 A RU 2023103929A RU 2023103929 A RU2023103929 A RU 2023103929A RU 2803141 C1 RU2803141 C1 RU 2803141C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
angular position
target
main rotor
direction finding
Prior art date
Application number
RU2023103929A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Ильич Герман
Original Assignee
Владимир Ильич Герман
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Ильич Герман filed Critical Владимир Ильич Герман
Application granted granted Critical
Publication of RU2803141C1 publication Critical patent/RU2803141C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radars.
SUBSTANCE: monopulse radar system installed on a rotary-wing aircraft contains an antenna system, a receiver and a digital computing device containing a command memory. The composite and the residual outputs of the antenna system are connected to the corresponding inputs of the receiving device with its composite and residual outputs connected to the corresponding inputs of the digital computing device. The system additionally includes a sensor with the output connected to an additional input of the digital computing device. The sensor generates an impulse at a certain angular position of the main rotor blades of the aircraft relative to the construction axis of the aircraft. The command memory contains a sequence of commands executed by the digital computing device during the operation of the system, the specified sequence of commands implements determination of the relative angular position of the scan axis of the directional pattern of the aircraft and the angular position of the rotor blades of the aircraft for the target direction finding time point using the time of target location, the time of receipt of the next and the previous pulses from the sensor, and the value of the angular position of the aircraft main rotor blades at the time of generation of the pulse as measured by the system . The sequence of commands implements resolution to determine the bearing to the target, if the angular position of the scan axis of the direction pattern of the antenna system differs from the angular position of each blade of the main rotor of the aircraft at the time of measuring of the bearing to the object by a value not less than the specified one.
EFFECT: reduction to acceptable values of the direction finding error associated with periodic distortion of the directional pattern of the antenna system, as well as the possibility of using the system for direction finding of a target with a direction finding error reduced to acceptable values in the range of azimuthal directions of the scan axis of the direction pattern of the antenna from 0° up to 360° and use of the additional sensor signals entered into the system by other aircraft systems.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных системах, имеющих в своем составе антенную систему (АС), диаграмма направленности (ДН) которой периодически искажается вследствие взаимодействия с вращающимся несущим винтом винтокрылого летательного аппарата (ЛА).The invention relates to the field of radar and can be used in radar systems that include an antenna system (AS), the radiation pattern of which is periodically distorted due to interaction with the rotating rotor of a rotorcraft.

Из уровня техники известны различные системы моноимпульсной радиолокации, имеющие уменьшенные ошибки пеленгации целей (определения углового направления на цели).Various monopulse radar systems are known from the prior art, having reduced errors in target direction finding (determining the angular direction of a target).

Известна система для определения координат цели в системе запрос - ответ, защищенная патентом RU 2631117 С1. Система использует антенну, выполненную в виде одномерной антенной решетки, ДН которой имеет вид круглой воронки, при этом ось вращения воронки совпадает с направлением раскрыва решетки, а также датчики углового положения антенны, направляемой на цель, цифровое вычислительное устройство, выполненное с возможностью вычисления координат цели при любом положении носителя и антенны на носителе, и датчик высоты. Повышение точности определения координат цели достигается тем, что система использует математическое описание ДН антенны, отклонение в локальной системе координат антенны направления ответных сигналов от плоскости, перпендикулярной направлению раскрыва антенны и проходящей через центр раскрыва антенны, и дальность до цели. Указанные параметры используются для определения плоскости, в которой расположена цель (плоскости пеленга цели), перпендикулярной направлению раскрыва антенны. Вычисление координат цели производится с использованием математических выражений, определяющих плоскость, в которой расположена цель, сферу равной дальности до цели и плоскость высоты цели.There is a known system for determining the coordinates of a target in a request-response system, protected by patent RU 2631117 C1. The system uses an antenna made in the form of a one-dimensional antenna array, the pattern of which has the form of a round funnel, with the axis of rotation of the funnel coinciding with the direction of opening of the array, as well as angular position sensors of the antenna directed at the target, a digital computing device capable of calculating the coordinates of the target at any position of the carrier and antenna on the carrier, and a height sensor. Increasing the accuracy of determining the target coordinates is achieved by the fact that the system uses a mathematical description of the antenna pattern, the deviation in the local coordinate system of the antenna of the direction of the response signals from the plane perpendicular to the direction of the antenna opening and passing through the center of the antenna opening, and the range to the target. The specified parameters are used to determine the plane in which the target is located (target bearing plane), perpendicular to the direction of the antenna opening. The target coordinates are calculated using mathematical expressions that determine the plane in which the target is located, the sphere of equal distance to the target, and the target height plane.

Известна также система моноимпульсной радиолокации с повышенной точностью определения пеленга цели и сохраненной взаимозаменяемостью антенны в составе системы, защищенная патентом RU 2755796 С2, включающая в себя в том числе АС с запоминающим устройством, сохраняющим характеристики экземпляра АС в виде коэффициентов степенного полинома, и вычислительное устройство, извлекающее коэффициенты степенного полинома и использующее их при определении пеленга цели путем вычисления значения степенного полинома с извлеченными коэффициентами. Данная система принята в качестве прототипа.A monopulse radar system with increased accuracy in determining the target bearing and preserved interchangeability of the antenna as part of the system, protected by patent RU 2755796 C2, is also known, including an AS with a storage device that stores the characteristics of an AS instance in the form of coefficients of a power polynomial, and a computing device, which extracts the coefficients of a power polynomial and uses them to determine the bearing of a target by calculating the value of the power polynomial with the extracted coefficients. This system was accepted as a prototype.

Указанным системам присущ недостаток, заключающийся в том, что при размещении систем на винтокрылом ЛА невозможно избежать искажения диаграммы направленности АС вследствие взаимодействия электромагнитного поля АС с конструктивными частями ЛА (например, с лопастями вращающегося несущего винта винтокрылого ЛА). Соответственно, при взаимодействии электромагнитного поля АС с лопастями несущего винта ЛА, для первой известной из уровня техники системы ДН антенны, будет отличаться от круглой воронки, а для второй известной из уровня техники системы искаженная ДН антенны будет описываться другими значениями коэффициентов степенного полинома. В зависимости от текущего положения лопастей несущего винта ЛА, ДН антенны будет периодически искажаться при прохождении каждой лопасти несущего винта ЛА вблизи антенны.These systems have the disadvantage that when placing the systems on a rotary-wing aircraft, it is impossible to avoid distortion of the directional pattern of the aircraft due to the interaction of the electromagnetic field of the aircraft with the structural parts of the aircraft (for example, with the rotor blades of the rotary-wing aircraft). Accordingly, when the electromagnetic field of the AC interacts with the rotor blades of the aircraft, for the first system, the antenna pattern known from the prior art will differ from a round funnel, and for the second system, known from the prior art, the distorted antenna pattern will be described by other values of the coefficients of the power polynomial. Depending on the current position of the aircraft's rotor blades, the antenna pattern will be periodically distorted as each aircraft's rotor blade passes near the antenna.

При установке указанных систем моноимпульсной радиолокации на винтокрылые ЛА возникает техническая проблема, делающая невозможным выполнение требований к указанным системам в части допустимой величины ошибки пеленгации цели. Техническая проблема заключается в том, что ДН АС периодически искажается вследствие нарушения однородности электромагнитного поля АС, при этом пеленгация цели производится с дополнительными ошибками, возникающими вследствие искажения ДН АС. Из-за наличия лопасти несущего винта в секторе раскрыва АС однородность электромагнитного поля АС периодически нарушается, что приводит к искажению ДН АС. Можно показать, что для пятилопастного несущего винта ЛА лишь для диапазона примерно от 20 до 30% от полного углового сектора между лопастями искажение ДН АС («затенение» АС лопастями несущего винта ЛА) является приемлемым для правильного функционирования системы моноимпульсной радиолокации в части пеленгации цели. Лишь в этом диапазоне угловых направлений равносигнального направления (РСН) ДН АС ошибка пеленгации цели системой моноимпульсной радиолокации будет приемлемой.When installing these monopulse radar systems on rotary-wing aircraft, a technical problem arises that makes it impossible to meet the requirements for these systems in terms of the permissible value of target direction finding error. The technical problem is that the speaker pattern is periodically distorted due to a violation of the homogeneity of the electromagnetic field of the speaker, while target direction finding is carried out with additional errors arising from distortion of the speaker pattern. Due to the presence of the main rotor blade in the sector of the AS aperture, the uniformity of the electromagnetic field of the AS is periodically disrupted, which leads to distortion of the AS pattern. It can be shown that for a five-blade main rotor aircraft, only for a range of approximately 20 to 30% of the full angular sector between the blades, the distortion of the AS pattern (“shading” of the AS by the aircraft main rotor blades) is acceptable for the correct functioning of the monopulse radar system in terms of target direction finding. Only in this range of angular directions of the equi-signal direction (RSD) of the AP AP will the target direction-finding error of the monopulse radar system be acceptable.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в уменьшении до приемлемых значений ошибки пеленгации цели, связанной с периодическим искажением ДН АС системы моноимпульсной радиолокации вследствие периодического влияния лопасти несущего винта винтокрылого ЛА на электромагнитное поле АС. Технический результат достигается тем, что на стадии разработки, в том числе при испытаниях опытных образцов винтокрылого ЛА, расчетным и/или экспериментальным путем определяют (задают) угловое значение (заданное значение) отклонения РСН ДН АС от углового направления лопасти несущего винта ЛА, при превышении которого лопасть не оказывает недопустимого влияния на ДН АС. Система моноимпульсной радиолокации, установленная на винтокрылом ЛА, использует указанное заданное значение для определения допустимости пеленгации цели: если текущее угловое положение РСН ДН АС отличается от текущего углового положения каждой лопасти несущего винта ЛА на значение не менее заданного значения, то РСН ДН АС расположена в одном из «чистых» угловых интервалов между лопастями и пеленгация цели возможна, если текущее угловое положение РСН ДН АС отличается от текущего углового положения одной из лопастей несущего винта ЛА на значение менее заданного, то РСН ДН АС расположена в угловом интервале, затеняемом этой лопастью (в «затененном» угловом интервале), и пеленгация цели не производится.The technical result achieved by the invention is to reduce to acceptable values the target direction finding error associated with periodic distortion of the monopulse radar system's aircraft pattern due to the periodic influence of the main rotor blade of a rotary-wing aircraft on the electromagnetic field of the aircraft. The technical result is achieved by the fact that at the development stage, including when testing prototypes of a rotary-wing aircraft, the angular value (specified value) of the deviation of the aircraft's DN from the angular direction of the aircraft's main rotor blade is determined (set) by calculation and/or experimentally, if it exceeds such that the blade does not have an unacceptable effect on the NPP bottom line. The monopulse radar system installed on a rotary-wing aircraft uses the specified specified value to determine the admissibility of target direction finding: if the current angular position of the aircraft's target direction finding system differs from the current angular position of each rotor blade of the aircraft by a value not less than the specified value, then the aircraft's target direction finding system is located in one from the “pure” angular intervals between the blades and direction finding of the target is possible if the current angular position of the aircraft's target navigation system differs from the current angular position of one of the aircraft's main rotor blades by a value less than the specified value, then the aircraft's target direction finding is located in the angular interval shaded by this blade (in “shaded” angular interval), and target direction finding is not performed.

Неожиданным техническим результатом, достигаемым изобретением, является возможность применения системы для пеленгации цели с уменьшенной до приемлемых значений ошибкой пеленгации в диапазоне азимутальных направлений РСН ДН антенны от 0° до 360° относительно строительной оси ЛА.An unexpected technical result achieved by the invention is the possibility of using a system for direction finding of a target with a direction finding error reduced to acceptable values in the range of azimuthal directions of the antenna pattern from 0° to 360° relative to the aircraft's construction axis.

Другим неожиданным техническим результатом, достигаемым изобретением, является возможность использования сигнала от введенного в систему дополнительного датчика другими системами ЛА, например, в качестве преобразователя угла поворота с импульсообразующим элементом при осуществлении способа оценки технического состояния механизма с зубчатыми колесами по авторскому свидетельству SU 1688658 А1.Another unexpected technical result achieved by the invention is the possibility of using the signal from an additional sensor introduced into the system by other aircraft systems, for example, as a rotation angle converter with a pulse-forming element when implementing a method for assessing the technical condition of a mechanism with gears according to the author's certificate SU 1688658 A1.

Во время эксплуатации системы, в текущий момент, который является моментом времени пеленгации цели, система моноимпульсной радиолокации определяет угловое положение лопастей несущего винта ЛА относительно строительной оси ЛА и угловое положение связанных с лопастями «затененных» угловых интервалов. С учетом углового положения РСН ДН АС относительно строительной оси ЛА в момент времени пеленгации цели система определяет взаимное угловое положение РСН ДН АС с угловым положением лопастей несущего винта ЛА. Система определяет, попадает ли текущее угловое положение РСН ДН АС в один из «затененных» угловых интервалов, в котором соответствующая лопасть недопустимо искажает ДН АС, и по результатам определения проводит или не проводит пеленгацию цели (или разрешает или не разрешает проведение пеленгации цели).During operation of the system, at the current moment, which is the time of target direction finding, the monopulse radar system determines the angular position of the aircraft's main rotor blades relative to the aircraft's construction axis and the angular position of the “shaded” angular intervals associated with the blades. Taking into account the angular position of the aircraft's target navigation system relative to the aircraft's construction axis at the time of target direction finding, the system determines the relative angular position of the aircraft's aircraft's aircraft's main rotor blades with the angular position of the aircraft's main rotor blades. The system determines whether the current angular position of the AS RP falls into one of the “shaded” angular intervals in which the corresponding blade unacceptably distorts the RP, and based on the results of the determination, it carries out or does not carry out direction finding of the target (or allows or does not allow direction finding of the target).

Для определения текущего положения «затененных» угловых интервалов относительно строительной оси ЛА в систему введен дополнительный датчик, соединенный с вычислительным устройством системы. Датчик вырабатывает импульс (например - электрический, или световой с последующим преобразованием в форму, к которой чувствительно вычислительное устройство системы) в момент прохождения вращающегося несущего винта ЛА через известное, определенное конструкцией винтокрылого ЛА, угловое положение несущего винта ЛА относительно строительной оси ЛА. Система фиксирует (измеряет) времена появления очередного и предыдущего импульсов от датчика, по измеренным значениям времени появления импульсов определяет временной интервал между текущим моментом, для которого определяется возможность пеленгации цели, и очередным импульсом, и временной интервал между очередным и предыдущим импульсами. Текущее положение «затененных» угловых интервалов относительно строительной оси ЛА система определяет, используя значение временного интервала между текущим моментом времени и очередным полученным импульсом, значение временного интервала между очередным и предыдущим полученными импульсами, известное положение лопастей несущего винта ЛА в момент выработки импульса и заданное значение, определяющее угловой интервал, в пределах которого искажение электромагнитного поля АС лопастями несущего винта ЛА превышает допустимые пределы.To determine the current position of the “shaded” angular intervals relative to the aircraft’s construction axis, an additional sensor connected to the system’s computing device is introduced into the system. The sensor generates a pulse (for example, electrical or light, followed by conversion into a form to which the system’s computing device is sensitive) at the moment the rotating rotor of the aircraft passes through the known angular position of the main rotor of the aircraft, determined by the design of the rotary-wing aircraft, relative to the construction axis of the aircraft. The system records (measures) the times of occurrence of the next and previous pulses from the sensor; from the measured values of the time of occurrence of pulses, it determines the time interval between the current moment, for which the possibility of direction finding of the target is determined, and the next pulse, and the time interval between the next and previous pulses. The system determines the current position of the “shaded” angular intervals relative to the aircraft’s construction axis using the value of the time interval between the current moment in time and the next received pulse, the value of the time interval between the next and previous received pulses, the known position of the aircraft’s main rotor blades at the moment the pulse was generated, and the specified value , which determines the angular interval within which the distortion of the electromagnetic field of the AC by the aircraft's main rotor blades exceeds the permissible limits.

Система проверяет возможность определения углового направления на цель (возможность пеленгации цели) для текущего момента времени, определяя текущее угловое положение РСН ДН АС относительно текущего положения лопастей несущего винта ЛА и связанных с ними «затененных» угловых интервалов для каждой лопасти несущего винта ЛА. Если текущее направление РСН ДН АС не попадает ни в один из «затененных» угловых интервалов, то пеленгация цели в текущий момент времени возможна и проводится, а результаты пеленгации система использует для определения угловых координат цели, в противном случае сигналы от цели могут быть использованы для получения других характеристик цели.The system checks the possibility of determining the angular direction to the target (the possibility of target direction finding) for the current moment in time, determining the current angular position of the aircraft's RSN relative to the current position of the aircraft's main rotor blades and the associated "shaded" angular intervals for each aircraft's main rotor blade. If the current direction of the RSN DN AS does not fall into any of the “shaded” angular intervals, then direction finding of the target at the current time is possible and carried out, and the system uses the results of direction finding to determine the angular coordinates of the target, otherwise signals from the target can be used for obtaining other characteristics of the target.

Таким образом, заявляемая система обеспечивает проведение пеленгации цели исключительно в периоды времени, в которых РСН ДН АС не попадает ни в один из «затененных» угловых интервалов между лопастями вращающегося несущего винта ЛА, и ошибка пеленгации, вызываемая искажением ДН АС лопастями несущего винта ЛА, оказывается приемлемой для целей пеленгации.Thus, the inventive system ensures direction finding of a target exclusively during periods of time in which the aircraft's RPIN does not fall into any of the “shaded” angular intervals between the rotor blades of the aircraft, and the direction finding error caused by the distortion of the aircraft’s RP by the aircraft’s rotor blades, turns out to be acceptable for direction finding purposes.

Сущность изобретения и его осуществление поясняется рисунками Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3.The essence of the invention and its implementation is illustrated by the drawings of Fig. 1, Fig. 2 and Fig. 3.

На Фиг. 1 представлена структурная схема системы. На Фиг. 1 изображены:In FIG. Figure 1 shows a block diagram of the system. In FIG. 1 depicts:

- антенная система АС 1, имеющая суммарный «вых_Σ» и разностный «вых_Δ» выходы;- antenna system AC 1, which has a total “out_Σ” and a difference “out_Δ” outputs;

- приемное устройство ПрУ 2, имеющее суммарный «вх_Σ» и разностный «вх_Δ» входы, и суммарный «вых_Σ» и разностный «вых_Δ» выходы;- receiving device PrU 2, which has a total “in_Σ” and a difference “in_Δ” inputs, and a total “out_Σ” and a difference “out_Δ” outputs;

- цифровое вычислительное устройство ЦВУ 3, имеющее суммарный «вх_Σ» и разностный «вх_Δ» входы и дополнительный вход «вх_дат» для приема электрического импульса от датчика;- digital computing device TsVU 3, which has a total “in_Σ” and a difference “in_Δ” inputs and an additional “in_dat” input for receiving an electrical pulse from the sensor;

- запоминающее устройство команд ЗУК 4, входящее в состав цифрового вычислительного устройства 3;- command storage device ZUK 4, which is part of the digital computing device 3;

- датчик 5;- sensor 5;

- связи между составными частями системы.- connections between the components of the system.

На Фиг. 2, поясняющей условные обозначения лопастей несущего винта ЛА и их взаимное расположение в момент выработки импульса, представлены:In FIG. 2, which explains the symbols of the main rotor blades of the aircraft and their relative position at the moment of impulse generation, are presented:

- винтокрылый ЛА;- rotary-wing aircraft;

- лопасти л1-л5 несущего винта винтокрылого ЛА в положении, соответствующем моменту времени выработки импульса;- blades l1-l5 of the main rotor of a rotary-wing aircraft in a position corresponding to the moment of pulse generation;

- антенная система АС системы моноимпульсной радиолокации, ДН которой или сама АС развернуты в направлении цели;- antenna system of the AS of a monopulse radar system, the antenna pattern of which or the AS itself is deployed in the direction of the target;

- угол ε положения лопасти л1 несущего винта ЛА в момент выработки импульса и направление вращения лопастей;- angle ε of the position of the blade l1 of the main rotor of the aircraft at the moment of generation of the impulse and the direction of rotation of the blades;

- «затененные» угловые интервалы α, в пределах которых влияние «затенения» АС лопастями несущего винта ЛА на ошибку пеленгации цели превышает допустимые пределы;- “shaded” angular intervals α, within which the influence of “shading” of the AS by the aircraft’s main rotor blades on the target direction finding error exceeds the permissible limits;

- «чистые» угловые интервалы β, в пределах которых влияние «затенения» АС на ошибку пеленгации цели не превышает допустимых пределов.- “pure” angular intervals β, within which the influence of “shading” of the AS on the target direction finding error does not exceed acceptable limits.

На Фиг. 3, поясняющей положение лопастей несущего винта ЛА в момент времени пеленгации цели, представлены:In FIG. 3, which explains the position of the main rotor blades of the aircraft at the time of target direction finding, are presented:

- винтокрылый летательный аппарат ЛА;- rotorcraft aircraft;

- лопасти л1-л5 несущего винта винтокрылого ЛА в момент времени пеленгации цели;- blades l1-l5 of the main rotor of a rotary-wing aircraft at the time of target direction finding;

- антенная система АС системы моноимпульсной радиолокации, ДН которой или сама АС развернуты в направлении цели;- antenna system of the AS of a monopulse radar system, the antenna pattern of which or the AS itself is deployed in the direction of the target;

- «затененные» угловые интервалы α, в пределах которых влияние «затенения» АС лопастями несущего винта ЛА на ошибку пеленгации цели превышает допустимые пределы;- “shaded” angular intervals α, within which the influence of “shading” of the AS by the aircraft’s main rotor blades on the target direction finding error exceeds the permissible limits;

- «чистые» угловые интервалы β, в пределах которых влияние «затенения» АС на ошибку пеленгации цели не превышает допустимых пределов;- “pure” angular intervals β, within which the influence of “shading” of the AS on the target direction finding error does not exceed acceptable limits;

- текущее угловое положение θ1 лопасти л1 несущего винта ЛА относительно строительной оси ЛА;- current angular position θ1 of the aircraft main rotor blade l1 relative to the aircraft’s construction axis;

- угловое направление ϕ_рсн РСН ДН АС относительно строительной оси ЛА.- angular direction ϕ_рсн RSN DN AS relative to the construction axis of the aircraft.

Сущность изобретения заключается в том, что:The essence of the invention is that:

- в систему моноимпульсной радиолокации, установленную на винтокрылом ЛА, при этом ДН АС периодически искажается в результате взаимодействия АС с лопастями несущего винта ЛА, содержащую АС, приемное устройство и цифровое вычислительное устройство (ЦВУ), содержащее запоминающее устройство команд (ЗУК), при этом суммарный и разностный выходы АС соединены с соответствующими входами приемного устройства, суммарный и разностный выходы которого соединены с соответствующими входами ЦВУ, дополнительно введен датчик, выход которого соединен с дополнительным входом ЦВУ, вырабатывающий импульс при определенном угловом положении лопастей несущего винта ЛА относительно строительной оси ЛА;- into a monopulse radar system installed on a rotary-wing aircraft, wherein the AS pattern is periodically distorted as a result of the interaction of the AS with the rotor blades of the aircraft, containing the AS, a receiving device and a digital computing device (DCU) containing a command memory device (CMU), while the total and difference outputs of the AC are connected to the corresponding inputs of the receiving device, the total and difference outputs of which are connected to the corresponding inputs of the digital control unit, an additional sensor is introduced, the output of which is connected to the additional input of the digital digital control unit, generating a pulse at a certain angular position of the main rotor blades of the aircraft relative to the construction axis of the aircraft;

- в состав ЗУК введена последовательность команд, исполняемых ЦВУ при эксплуатации системы, реализующих определение взаимного углового положения равносигнального направления (РСН) диаграммы направленности (ДН) АС и углового положения лопастей несущего винта ЛА для момента времени пеленгации цели с использованием измеренных системой момента времени пеленгации цели, моментов времени получения очередного и предыдущего импульсов от датчика и значения углового положения лопастей несущего винта ЛА в момент выработки импульса, и разрешающих определение углового направления на цель, если угловое положение РСН ДН АС отличается от углового положения каждой лопасти несущего винта ЛА в момент времени определения углового направления на объект на значение не менее заданного. Последовательность команд, исполняемых ЦВУ при эксплуатации системы, реализует выполнение следующих действий:- the ZUK includes a sequence of commands executed by the central control unit during operation of the system, which implement the determination of the mutual angular position of the equi-signal direction (RSD) of the directional pattern (DP) of the AS and the angular position of the aircraft's main rotor blades for the moment of time of target direction finding using the time point of target direction finding measured by the system , the time instants of receipt of the next and previous pulses from the sensor and the value of the angular position of the aircraft's main rotor blades at the moment of generation of the pulse, and allowing the determination of the angular direction to the target, if the angular position of the aircraft's DN RP differs from the angular position of each aircraft's main rotor blade at the time of determination angular direction to the object to a value not less than the specified one. The sequence of commands executed by the digital control unit during system operation implements the following actions:

1. При выработке очередного импульса датчиком система фиксирует момент времени t1 появления очередного импульса, соответствующего углу ε положения лопасти л1 несущего винта ЛА относительно строительной оси ЛА.1. When the next pulse is generated by the sensor, the system records the moment in time t1 of the appearance of the next pulse, corresponding to the angle ε of the position of the aircraft’s main rotor blade l1 relative to the aircraft’s construction axis.

2. Используя ранее зафиксированный момент времени t2 появления предыдущего импульса, система вычисляет разницу2. Using the previously recorded time t2 of the appearance of the previous pulse, the system calculates the difference

Т=t1-t2,T=t1-t2,

которая соответствует периоду предыдущего полного оборота несущего винта ЛА.which corresponds to the period of the previous full rotation of the main rotor of the aircraft.

3. При пеленгации цели система фиксирует текущее время (момент времени пеленгации цели) tcur и вычисляет разницу:3. When finding a target, the system records the current time (time of target direction finding) tcur and calculates the difference:

T2=tcur-t1,T2=tcur-t1,

пропорциональную повороту лопастей несущего винта ЛА от фиксированного положения, соответствующего углу ε (положения, при котором датчиком вырабатывается импульс), до положения лопастей в момент времени пеленгации цели tcur на текущем обороте несущего винта ЛА (на Фиг. 3 показано текущее угловое положение 01 лопасти л1).proportional to the rotation of the main rotor blades of the aircraft from a fixed position corresponding to the angle ε (the position at which the sensor generates a pulse), to the position of the blades at the target direction finding time tcur at the current rotation of the main rotor of the aircraft (Fig. 3 shows the current angular position 01 of the blade l1 ).

4. Система вычисляет угловые положения лопастей несущего винта ЛА относительно строительной оси ЛА в момент времени tcur пеленгации цели, используя разницу Т2 между текущим временем пеленгации цели и временем получения очередного импульса от датчика, а также период Т предыдущего полного оборота несущего винта ЛА. Вносимая угловым ускорением несущего винта ЛА ошибка при использовании на текущем обороте несущего винта ЛА времени предыдущего оборота пренебрежимо мала, т.к. угловое ускорение несущего винта ЛА незначительно вследствие большого момента инерции несущего винта, и системой не учитывается.4. The system calculates the angular positions of the aircraft's main rotor blades relative to the aircraft's construction axis at the target direction finding time tcur, using the difference T2 between the current target direction finding time and the time of receiving the next impulse from the sensor, as well as the period T of the previous full rotation of the aircraft's main rotor. The error introduced by the angular acceleration of the main rotor of the aircraft when using the time of the previous revolution on the current revolution of the main rotor of the aircraft is negligible, because the angular acceleration of the main rotor of the aircraft is insignificant due to the large moment of inertia of the main rotor, and is not taken into account by the system.

Для пятилопастного (N=5) несущего винта ЛА угловые положения для каждой лопасти система вычисляет следующим образом:For a five-bladed (N=5) aircraft main rotor, the system calculates the angular positions for each blade as follows:

- угловое положение лопасти л1:- angular position of blade l1:

θ1=(ε+0*(2*π/N)+(2*π/Т)*Т2) mod (2*π);θ1=(ε+0*(2*π/N)+(2*π/T)*T2) mod (2*π);

- угловое положение лопасти л2:- angular position of the blade l2:

θ2=(ε+1*(2*π/1М)+(2*π/Т)*Т2) mod (2*π);θ2=(ε+1*(2*π/1M)+(2*π/T)*T2) mod (2*π);

- угловое положение лопасти л3:- angular position of the blade l3:

θ3=(ε+2*(2*π/N)+(2*π/Т)*Т2) mod (2*π);θ3=(ε+2*(2*π/N)+(2*π/T)*T2) mod (2*π);

- угловое положение лопасти л4:- angular position of the blade l4:

θ4=(ε+3*(2*π/N)+(2*π/T)*Т2) mod (2*π);θ4=(ε+3*(2*π/N)+(2*π/T)*T2) mod (2*π);

- угловое положение лопасти л5:- angular position of the blade l5:

θ5=(ε+4*(2*π/N)+(2*π/Т)*Т2) mod (2*π);θ5=(ε+4*(2*π/N)+(2*π/T)*T2) mod (2*π);

При ином количестве лопастей несущего винта ЛА формулы для вычисления угловых положений каждой лопасти изменяются соответствующим образом.With a different number of aircraft main rotor blades, the formulas for calculating the angular positions of each blade change accordingly.

Первое слагаемое подмодульного выражения каждой формулы отражает угловое положение первой лопасти в момент выработки импульса, второе слагаемое отражает угловое смещение соответствующей лопасти по отношению к первой лопасти, третье слагаемое отражает угловое смещение лопастей к моменту времени пеленгации цели относительно известного их углового положения в момент времени выработки очередного импульса. Вычисление выражения по модулю (2*π) выполняется с целью ограничения значения углового положения лопастей диапазоном от 0 до (2*π).The first term of the submodular expression of each formula reflects the angular position of the first blade at the moment of generation of the impulse, the second term reflects the angular displacement of the corresponding blade relative to the first blade, the third term reflects the angular displacement of the blades at the time of direction finding of the target relative to their known angular position at the time of generation of the next impulse. The calculation of the modulo expression (2*π) is performed to limit the value of the angular position of the blades to the range from 0 to (2*π).

5. Система вычисляет границы βx1, βx2 (где х - номер углового интервала) «чистых» угловых интервалов (в пределах которых влияние «затенения» АС на ошибку пеленгации цели не превышает допустимых пределов) в момент времени tcur следующим образом:5. The system calculates the boundaries βx1, βx2 (where x is the number of the angular interval) of “pure” angular intervals (within which the influence of the “shading” of the AS on the target direction finding error does not exceed acceptable limits) at time tcur as follows:

- границы первого «чистого» углового интервала между лопастями л1 и л2:- boundaries of the first “pure” angular interval between blades l1 and l2:

β11=θ1+α/2;β11=θ1+α/2;

β12=θ2-α/2;β12=θ2-α/2;

- границы второго «чистого» углового интервала между лопастями л2 и л3:- boundaries of the second “pure” angular interval between blades l2 and l3:

β21=θ2+α/2;β21=θ2+α/2;

β22=θ3-α/2;β22=θ3-α/2;

- границы третьего «чистого» углового интервала между лопастями л3 и л4:- boundaries of the third “pure” angular interval between blades l3 and l4:

β31=θ3+α/2;β31=θ3+α/2;

β32=θ4-α/2;β32=θ4-α/2;

- границы четвертого «чистого» углового интервала между лопастями л4 и л5:- boundaries of the fourth “pure” angular interval between blades l4 and l5:

β41=θ4+α/2;β41=θ4+α/2;

β42=θ5-α/2;β42=θ5-α/2;

- границы пятого «чистого» углового интервала между лопастями л5 и л1:- boundaries of the fifth “pure” angular interval between blades l5 and l1:

β51=θ5+α/2;β51=θ5+α/2;

β52=θ1-α/2;β52=θ1-α/2;

В приведенных выражениях α/2 - заданное значение отклонения РСН ДН АС от направления лопасти несущего винта ЛА, при превышении которого лопасть не оказывает недопустимого влияния на ДН АС.In the above expressions, α/2 is the specified value of the deviation of the aircraft's bottom level from the direction of the aircraft's main rotor blade, above which the blade does not have an unacceptable effect on the aircraft's bottom.

При ином количестве лопастей несущего винта ЛА формулы для вычисления границ угловых интервалов изменяются соответствующим образом.With a different number of aircraft main rotor blades, the formulas for calculating the boundaries of angular intervals change accordingly.

6. В соответствии с алгоритмом, выполняемым для угловых интервалов между каждой парой лопастей, система определяет, находится ли текущее РСН ДН АС в одном из «чистых» угловых интервалов: 6. In accordance with the algorithm performed for the angular intervals between each pair of blades, the system determines whether the current RSN of the AS is in one of the “pure” angular intervals:

7. В соответствии с результатами анализа по п. 6 в текущий момент времени система проводит пеленгацию цели, если РСН ДН АС находится в одном из «чистых» угловых интервалов между лопастями вращающегося несущего винта ЛА (т.е. угловое положение РСН ДН АС отличается от углового положения каждой лопасти несущего винта ЛА на значение не менее заданного), в противном случае в текущий момент времени система пеленгацию цели не проводит.7. In accordance with the results of the analysis according to clause 6, at the current moment in time the system carries out direction finding of the target if the ASR of the aircraft is located in one of the “pure” angular intervals between the blades of the rotating main rotor of the aircraft (i.e. the angular position of the ASR of the aircraft is different from the angular position of each main rotor blade of the aircraft to a value not less than the specified one), otherwise the system does not carry out direction finding of the target at the current moment in time.

Claims (1)

Система моноимпульсной радиолокации, установленная на винтокрылом летательном аппарате (ЛА), содержащая антенную систему (АС), приемное устройство и цифровое вычислительное устройство (ЦВУ), содержащее запоминающее устройство команд (ЗУК), при этом суммарный и разностный выходы АС соединены с соответствующими входами приемного устройства, суммарный и разностный выходы которого соединены с соответствующими входами ЦВУ, отличающаяся тем, что в состав системы дополнительно введен датчик, выход которого соединен с дополнительным входом ЦВУ, вырабатывающий импульс при определенном угловом положении лопастей несущего винта ЛА относительно строительной оси ЛА, а в состав ЗУК введена последовательность команд, исполняемых ЦВУ при эксплуатации системы, реализующих определение взаимного углового положения равносигнального направления (РСН) диаграммы направленности (ДН) АС и углового положения лопастей несущего винта ЛА для момента времени пеленгации цели с использованием измеренных системой момента времени пеленгации цели, моментов времени получения очередного и предыдущего импульсов от датчика и значения углового положения лопастей несущего винта ЛА в момент выработки импульса, и разрешающих определение углового направления на цель, если угловое положение РСН ДН АС отличается от углового положения каждой лопасти несущего винта ЛА в момент времени определения углового направления на объект на значение не менее заданного.A monopulse radar system installed on a rotary-wing aircraft (AC), containing an antenna system (AS), a receiving device and a digital computing device (DCU) containing a command memory device (CMU), while the total and difference outputs of the AS are connected to the corresponding inputs of the receiving a device, the total and difference outputs of which are connected to the corresponding inputs of the central digital device, characterized in that the system additionally includes a sensor, the output of which is connected to an additional input of the digital digital device, generating a pulse at a certain angular position of the main rotor blades of the aircraft relative to the construction axis of the aircraft, and the composition ZUK introduced a sequence of commands executed by the central control unit during operation of the system, which implement the determination of the mutual angular position of the equi-signal direction (RSN) of the directional pattern (DP) of the AS and the angular position of the aircraft's main rotor blades for the time instant of target direction finding, using the time instant of target direction finding measured by the system, instants of time receiving the next and previous pulses from the sensor and the value of the angular position of the aircraft's main rotor blades at the moment the pulse is generated, and allowing the determination of the angular direction to the target, if the angular position of the aircraft's DN RP differs from the angular position of each aircraft's main rotor blade at the time of determining the angular direction on object to a value not less than the specified one.
RU2023103929A 2023-02-20 Monopulse radar system with reduced direction finding error RU2803141C1 (en)

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2022109997 Substitution 2022-04-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803141C1 true RU2803141C1 (en) 2023-09-07

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2256939C1 (en) * 2004-03-04 2005-07-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостанции" Radar for helicopter
KR20170024452A (en) * 2015-08-25 2017-03-07 광운대학교 산학협력단 Target detection method and apparatus using radar
RU2631117C1 (en) * 2016-07-04 2017-09-19 Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Method and system of determining target coordinates in request-response system
CN107462890A (en) * 2017-08-09 2017-12-12 宜宾市泰众电子科技有限责任公司 Helicopter-mounted anti-collision radar system
US20190137605A1 (en) * 2016-06-02 2019-05-09 Qinetiq Limited Radar target detection system and method
RU2755796C2 (en) * 2019-08-26 2021-09-21 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Monopulse radar system with increased accuracy of determining bearing angle of target and preserved interchangeability of antenna as part of the system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2256939C1 (en) * 2004-03-04 2005-07-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостанции" Radar for helicopter
KR20170024452A (en) * 2015-08-25 2017-03-07 광운대학교 산학협력단 Target detection method and apparatus using radar
US20190137605A1 (en) * 2016-06-02 2019-05-09 Qinetiq Limited Radar target detection system and method
RU2631117C1 (en) * 2016-07-04 2017-09-19 Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Method and system of determining target coordinates in request-response system
CN107462890A (en) * 2017-08-09 2017-12-12 宜宾市泰众电子科技有限责任公司 Helicopter-mounted anti-collision radar system
RU2755796C2 (en) * 2019-08-26 2021-09-21 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Monopulse radar system with increased accuracy of determining bearing angle of target and preserved interchangeability of antenna as part of the system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1904870B1 (en) A method of generating accurate estimates of azimuth and elevation angles of a target for a phased-phased array rotating radar
US5396252A (en) Multiple target discrimination
CN112034460B (en) Circular arc aperture radar imaging method and radar based on antenna phase pattern compensation
EP4123172B1 (en) Clearance monitoring system of wind turbine set, and monitoring method and device
Franca et al. Eliminating velocity aliasing in acoustic Doppler velocity profiler data
RU2444757C1 (en) Device for determination of coordinates of moving targets
Ryzhikov et al. Measurement of angular coordinates of point targets in the onboard weather navigation radar based on a multi-channel phased antenna array with an assimetic pattern
RU2803141C1 (en) Monopulse radar system with reduced direction finding error
Bestugin et al. Computational-oriented mathematical model of direct and inverse target direction finding characteristics in airborne weather radar based on multi-channel phased antenna array
RU2307375C1 (en) Method for measurement of elevation angle of low-altitude target and radar for its realization
RU2395102C1 (en) Method of measuring missile velocity and device for realising said method
CN110445557B (en) Deep space measurement and control interferometry large-aperture antenna pointing calibration method and device
Diani et al. Ground clutter model for airborne MPRF radars in look-down search mode
US5109230A (en) Method for aircraft velocity error detection with a Doppler radar
US20230105684A1 (en) System and method for end of line test and calibration of angular scanning radar
KR101001612B1 (en) Method for precisely detecting target in a surveillance radar
RU2822787C1 (en) Method for direction finding of target with radar system installed on rotorcraft
Mao et al. The effect of IMU inaccuracies on airborne SAR imaging
US20230213657A1 (en) Method For Determining Wind Velocity Components by Means of a Laser Remote Sensor and by Means of a Temporal Coherence
CN106383341B (en) One kind going italic target seeker radar signal processor precision calibration method
CN113820672A (en) System parameter design and simulation method for multi-mode microwave remote sensor spectrometer mode
Nagaoka et al. Radar estimation of the height of a cruising aircraft
WO2024142038A1 (en) Method of determining an angular direction of a target and system therefor
CN113835071B (en) Method for correcting azimuth beam center of mechanically-swept radar based on signal processing angle
CN117630894B (en) Multi-beam sonar average array element spacing calibration method