RU96664U1

RU96664U1 - Мобильная трехкоординатная рлс обнаружения

Info

Publication number: RU96664U1
Application number: RU2010111970/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Бляхман; Сергей Владимирович Атяшкин; Евгений Александрович Смирнов; Анатолий Николаевич Соколов; Георгий Михайлович Удалов; Сергей Алексеевич Ушаков; Сергей Федорович Хваличев
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2010-08-10

Abstract

1. Мобильная трехкоординатная РЛС обнаружения малой и средней дальности, включающая опорно-поворотное устройство (ОПУ), аппаратуру канала опознавания государственной принадлежности (ОГП), установленную на вращающейся части ОПУ фазированную антенную решетку (ФАР), содержащую n приемопередающих линеек вибраторов локационного канала и встроенную антенну канала ОГП и соединенную со вторым входом-выходом аппаратуры канала ОГП, приемопередатчик (ПП) локационного канала, процессор (ПР), первый и второй входы-выходы которого соединены, соответственно, с первым входом-выходом аппаратуры канала ОГП для запроса и получения информации о государственной принадлежности воздушного объекта и входом-выходом ОПУ для управления скоростью вращения и получения информации об угле его поворота в горизонтальной плоскости, индикатор (ИНД), соединенный с третьим входом-выходом ПР, автоматическую систему навигации (АСН), соединенную для выдачи информации о курсе, крене и дифференте РЛС с (n+1)-м входом ПР, второй выход которого является выходом РЛС, а также аппаратуру электроснабжения, жизнеобеспечения, управления, контроля, синхронизации, связи и передачи данных потребителям, отличающаяся тем, что в РЛС, работающей на частотах длинноволновой части UHF диапазона, применена активная ФАР (АФАР) с введенным блоком приемопередающих модулей (ППМ), в котором в качестве ПП локационного канала использованы n ППМ, а введенный в РЛС угломестный привод (УП) АФАР размещен так же, как и аппаратура канала ОГП и ПР, на вращающейся части ОПУ, причем n входов ПР соединены с n выходами АФАР для реализации обработки радиолокационной информации и управления

Description

Полезная модель относится к радиолокации и может быть использована для обнаружения, опознавания, измерения координат, сопровождения и распознавания на малой и средней дальности (до 100 км) широкого класса воздушных объектов (ВО).

Известны современные зарубежные мобильные трехкоординатные радиолокационные обнаружители воздушных объектов, аналогичные по назначению, такие как РЛС AN/MPQ-64 и AN/UPS-3 (США), «Dagger» (Англия), Giraffe 50 AT (Швеция), RAC (Франция) [1], обеспечивающие обнаружение воздушных объектов (самолетов, вертолетов, беспилотных летательных аппаратов, крылатых ракет и других) с необходимыми дальностью обнаружения, точностью определения координат, темпом обновления информации, мобильностью и т.д..

Большинство этих радиолокационных средств работает в диапазоне частот более 2 ГГц, поэтому их эффективность при работе в непогоду (дождь, снег и др.) снижается из-за возрастания затухания радиоволн при распространении, приводящего к значительному уменьшению дальности обнаружения. Кроме того, в связи с тем, что большая часть имеющихся в настоящее время средств поражения, наводящихся на излучение, работает на частотах более 1,5 ГГц, существенно увеличивается вероятность поражения РЛС, работающих в этих же частотных диапазонах.

Другим существенным недостатком аналогов является то, что ни один из них не обеспечивает обзор пространства в угломестной плоскости в диапазоне больше чем от 0 до 55°, что при необходимости обнаружения воздушных объектов во всей верхней полусфере, в том числе на углах, близких к зенитным, ограничивает их применение.

Наиболее близким аналогом по назначению и ряду технических характеристик (мобильности, живучести, всепогодности) является РЛС AN/UPS-3, работающая в диапазоне частот (1215-1300) МГц, выбранная в качестве прототипа.

РЛС - прототип состоит из вращающейся в азимутальной плоскости фазированной антенной решетки (ФАР), установленной на опорно-поворотном устройстве (ОПУ), аппаратуры канала опознавания государственной принадлежности (ОГП) и расположенных на невращающейся части РЛС твердотельного приемопередатчика (ПП) локационного канала, процессора (ПР), индикатора (ИНД), систем навигации, электроснабжения, жизнеобеспечения, управления, контроля, синхронизации, связи и передачи данных потребителям. Прототип размещен на подвижном наземном носителе и обеспечивает работу на марше.

Недостатки прототипа те же, что и недостатки аналогов, однако, из-за работы в более низком частотном диапазоне, он более эффективен при использовании для всепогодного обнаружения воздушных объектов, а его уязвимость средствами нападения несколько ниже, чем у других аналогов.

Недостатком прототипа является также наличие высокочастотного токосъемника для передачи высокочастотных сигналов между ФАР и приемопередатчиком локационного канала, что снижает надежность РЛС.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей РЛС за счет более эффективного обнаружения воздушных объектов (в том числе малозаметных и малоразмерных) в различных погодных условиях, повышения живучести и надежности, а также за счет увеличения пределов работы по углу места.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что РЛС, содержащая вращающуюся в азимутальной плоскости ФАР, установленную на ОПУ, приемопередатчик (ПП) локационного канала, процессор (ПР), индикатор (ИНД), автоматическую систему навигации (АСН), аппаратуру канала ОГП, электроснабжения, жизнеобеспечения, управления, контроля, синхронизации, связи и передачи данных потребителям, работает на частотах длинноволновой части UHF диапазона (300-1000 МГц) и в ней применена активная ФАР (АФАР), в которой в качестве ПП локационного канала использованы приемопередающие модули (ППМ)введенного блока ППМ, а также благодаря возможности поворота АФАР по углу места с помощью введенного угломестного привода (УП), размещенного вместе с АФАР, ПР и аппаратурой канала ОГП на вращающейся части ОПУ.

Дополнительным (технико-экономическим) результатом является большая экономичность предлагаемой РЛС, т.к. в более низкочастотном диапазоне для обеспечения необходимых рубежей обнаружения требуется меньший энергетический потенциал благодаря большей эффективной отражающей поверхности малоразмерных и малозаметных объектов, в том числе выполненных по технологии «Стелс».

На фигуре представлена структурная схема предлагаемого устройства, где обозначены:

1 - опорно-поворотное устройство (ОПУ);

2 - аппаратура канала опознавания государственной принадлежности (ОГП);

3 - активная фазированная антенная решетка (АФАР);

4 - угломестный привод (УП);

5 - процессор (ПР);

6 - индикатор (ИНД);

7 - автоматическая система навигации (АСН).

Мобильная трехкоординатная РЛС обнаружения содержит опорно-поворотное устройство (ОПУ) 1, аппаратуру канала опознавания государственной принадлежности (ОГП) 2, активную фазированную антенную решетку (АФАР) 3, угломестный привод (УП) 4 и процессор (ПР) 5, установленные на вращающейся части ОПУ, а также индикатор (ИНД) 6 и автоматическую систему навигации (АСН) 7. При этом n выходов АФАР 3 соединены с n входами ПР 5, 1-й, 2-й, 3-й и 4-й входы-выходы которого соединены, соответственно, с входом-выходом АФАР 3 (через аппаратуру канала ОГП 2), входами-выходами ОПУ 1, ИНД 6 и УП 4, выход которого механически соединен со входом 2 АФАР 3, выход АСН 7 соединен с (n+1)-м входом ПР 5, 1-й выход которого соединен с 1-м входом АФАР 3, а 2-й выход является выходом РЛС. Соединение ПР 5 с ИНД 6, АСН 7 и внешними потребителями производится через низкочастотный токосъемник, не показанный на фигуре.

РЛС содержит также аппаратуру электроснабжения, жизнеобеспечения, управления, контроля, синхронизации и передачи данных потребителям, которая для упрощения понимания работы РЛС также не показана на фигуре.

На вращающейся части ОПУ 1 установлены аппаратура канала ОГП 2, АФАР 3, УП 4 и процессор ПР 5, а также датчик угла поворота АФАР 3 по азимуту, не показанный на фигуре.

Аппаратура канала ОГП 2 является приемопередающим блоком стандартного радиозапросчика, антенна которого встроена в АФАР 3.

АФАР 3 представляет собой плоскую антенную решетку, содержащую n идентичных горизонтальных приемопередающих линеек вибраторов локационного канала, встроенную антенну канала ОГП 2 и блок ППМ.

Блок ППМ состоит из возбудителя, предварительного широкополосного усилителя мощности, делителя мощности на n, n аналоговых фазовращателей и аттенюаторов, n аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и n ППМ. Каждый ППМ содержит усилитель мощности, антенный переключатель и малошумящий усилитель и соединен с одной из приемопередающих линеек вибраторов локационного канала.

УП 4 установлен на вращающейся части ОПУ 1 и содержит механизм поворота плоскости АФАР 3 по углу места.

ПР 5 реализует цифровую обработку радиолокационной информации, а также формирование диаграммы направленности и управление ею в угломестной плоскости.

ИНД 6 представляет собой рабочее место оператора, включающее устройство отображения информации и пульт управления работой РЛС.

АСН 6 состоит из антенны и вычислителя для ориентирования и топопривязки РЛС при ее работе как в стационарном положении, так и на марше, и может быть выполнена, например, в виде устройства, описанного в [2].

Предлагаемая РЛС размещена на подвижном наземном носителе и обеспечивает работу на марше.

РЛС работает следующим образом.

Зондирующий импульс с требуемыми характеристиками формируется в АФАР 3. По команде ПР 5 (выход 1), управляющей зоной обзора РЛС в угломестной плоскости, импульс, сформированный возбудителем и усиленный по мощности широкополосным усилителем блока ППМ, при помощи делителя мощности на n, аналоговых аттенюаторов и фазовращателей распределяется по величине и фазе между входами n ППМ, которые усиливают по мощности эти входные импульсы и через антенные переключатели подают их на "свои" приемопередающие линейки вибраторов АФАР 3 для излучения в пространство.

Эхосигналы, принятые линейками вибраторов АФАР 3, проходят через антенные переключатели и малошумящие уселители "своих" ППМ и подаются в АЦП блока ППМ, где аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму, и поступают на n входов ПР 5. В режиме приема формирование диаграммы направленности по углу места и сканирование луча происходит в результате цифровой обработки эхосигналов.

На ПР 5 поступает также информация о государственной принадлежности ВО (вход-выход 1) с АФАР 3 через ОГП 2 по запросу ПР 5, об азимутальном положении АФАР 3 (вход-выход 2) с ОПУ 1, о курсе, крене и дифференте РЛС (вход n+1) с АСН 7 и о положении плоскости АФАР 3 по углу места (вход-выход 4) с УП 4.

На основании полученных данных ПР 5 производит пространственно-временную обработку отраженных сигналов [3, стр.21-130], осуществляя защиту от пассивных и активных помех, обнаружение, опознавание и измерение координат ВО [3, стр.131-182], сопровождение траекторий ВО [3, стр.183-330] и распознавание типов ВО [3, стр.331-370], автоматическое управление работой РЛС [3, стр.371-405] и ее устройств (ОПУ 1, ОГП 2, АФАР 3, УП 4), а также выдачу необходимой информации на ИНД 6 (вход-выход 3) и потребителям (выход 2).

На ИНД 6 отображается информация, выдаваемая ПР 5. Пульт управления позволяет оператору управлять работой РЛС и ее устройств через ПР 5 (например, скоростью вращения АФАР 3 - через ОПУ 1, угломестным наклоном АФАР 3 - через УП 4).

Обзор пространства по азимуту осуществляется путем кругового вращения АФАР 3, а по углу места - путем механической установки АФАР на заданный угол угломестным приводом УП 4 и электронного сканирования луча по командам с ПР 5, обеспечивая угломестный обзор от 0 до 90°.

Размещение высокочастотных устройств РЛС на вращающейся части ОПУ 1 позволило исключить необходимость использования высокочастотного токосъемника, являющегося одним из самых ненадежных устройств высокочастотного тракта.

Реализация приемопередатчика локационного канала в виде n ППМ также повышает надежность РЛС, так как выход из строя одного или нескольких ППМ не приводит к отказу работы РЛС.

Использование в предлагаемой РЛС длинноволновой части UHF частотного диапазона позволило более эффективно обнаруживать воздушные объекты в сложных погодных условиях, а также повысить ее живучесть из-за отсутствия в этом диапазоне противорадиолокационных ракет.

Таким образом, использование для работы РЛС длинноволновой части UHF частотного диапазона, использование в качестве приемопередатчика локационного канала приемопередающих модулей, размещение высокочастотных устройств РЛС на вращающейся части ОПУ, введение в РЛС угломестного привода АФАР позволило расширить функциональные возможности РЛС в части более эффективного обнаружения воздушных объектов в сложных погодных условиях, повышения живучести и надежности, а также увеличения пределов работы по углу места.

Источники информации

1 Журнал JANE'S RADAR AND ELECTRONIC WARFARE SYSTEMS, 2002-2003, США.

2 «Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС» под ред. В.Н.Харисова, А.И.Перова, В.А.Болдина, Москва: ИМПЖР, 1998 г.

3 С.З.Кузьмин Цифровая радиолокация. Введение в теорию. - Киев: КВИЦ, 2000, - 428 с: илл.

Claims

1. Мобильная трехкоординатная РЛС обнаружения малой и средней дальности, включающая опорно-поворотное устройство (ОПУ), аппаратуру канала опознавания государственной принадлежности (ОГП), установленную на вращающейся части ОПУ фазированную антенную решетку (ФАР), содержащую n приемопередающих линеек вибраторов локационного канала и встроенную антенну канала ОГП и соединенную со вторым входом-выходом аппаратуры канала ОГП, приемопередатчик (ПП) локационного канала, процессор (ПР), первый и второй входы-выходы которого соединены, соответственно, с первым входом-выходом аппаратуры канала ОГП для запроса и получения информации о государственной принадлежности воздушного объекта и входом-выходом ОПУ для управления скоростью вращения и получения информации об угле его поворота в горизонтальной плоскости, индикатор (ИНД), соединенный с третьим входом-выходом ПР, автоматическую систему навигации (АСН), соединенную для выдачи информации о курсе, крене и дифференте РЛС с (n+1)-м входом ПР, второй выход которого является выходом РЛС, а также аппаратуру электроснабжения, жизнеобеспечения, управления, контроля, синхронизации, связи и передачи данных потребителям, отличающаяся тем, что в РЛС, работающей на частотах длинноволновой части UHF диапазона, применена активная ФАР (АФАР) с введенным блоком приемопередающих модулей (ППМ), в котором в качестве ПП локационного канала использованы n ППМ, а введенный в РЛС угломестный привод (УП) АФАР размещен так же, как и аппаратура канала ОГП и ПР, на вращающейся части ОПУ, причем n входов ПР соединены с n выходами АФАР для реализации обработки радиолокационной информации и управления РЛС, первый выход ПР соединен с первым входом АФАР для управления зоной обзора РЛС в угломестной плоскости, а его четвертый вход-выход для управления угломестным положением АФАР соединен с входом-выходом УП, механический выход которого соединен со вторым входом АФАР.

2. Мобильная трехкоординатная РЛС по п.1, отличающаяся тем, что блок ППМ состоит из возбудителя, предварительного широколополосного усилителя мощности, делителя мощности на n, n аналоговых фазовращателей и аттенюаторов, n аналого-цифровых преобразователей и n ППМ, каждый из которых содержит усилитель мощности, антенный переключатель и малошумящий усилитель и соединен с одной из приемопередающих линеек вибраторов локационного канала АФАР.