РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области радиолокации и может быть использована в перспективных радиолокационных комплексах и системах для управления воздушным движением и для контроля воздушного пространства.
Уровень техники
Первым аналогом полезной модели является радиолокационный комплекс (РЛК) для обнаружения и сопровождения объектов (Патент РФ №2145093, Радиолокационный комплекс для обнаружения и сопровождения объектов (варианты) и РЛС для его реализации, по МПК G01S 013/04), содержащий РЛС и не менее двух приемопередающих модулей, работающих в разных с РЛС коротковолновом или длинноволновом диапазонах волн, и модуля обработки /1/.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков аналога: "содержащий РЛС, не менее двух приемопередающих модулей и модуля обработки".
Недостатками первого аналога являются:
А. Низкая надежность функционирования, выражающаяся в том, что при
выходе модуля обработки из строя РЛК не может выполнять функционального назначения как комплекс.
Вторым аналогом полезной модели является устройство (многопозиционная радиолокационная система, описание приведено на стр.33 в /2/), содержащая совокупность автономно работающих однопозиционных радиолокационных станций (РЛС), разнесенных в пространстве друг относительно друг друга и связанных узкополосными линиями связи с электронно-вычислительной машиной (ЭВМ). С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков аналога: «содержащий совокупность автономно работающих однопозиционных РЛС, разнесенных в пространстве и связанных аппаратурой передачи данных через каналы связи с ЭВМ».
Недостатками второго аналога являются:
А. Низкая надежность функционирования аналога заявляемой полезной модели, выражающаяся в том, что при выходе из строя ЭВМ комплекс превращается в совокупность автономно работающих однопозиционных РЛС.
Б. Низкая надежность функционирования за счет отсутствия возможности обмена информацией между РЛС об объектах в их зонах обзора.
В. Низкая надежность функционирования за счет отсутствия возможности комплексного использования совокупного информационного, технического и энергетического ресурсов.
Г. Низкая надежность функционирования за счет отсутствия средств координации РЛС в организации обзора пространства.
Прототипом полезной модели является многопозиционная радиолокационная система, приведенная на стр.21 в /3/, классифицируемая как, радиолокационный комплекс для обнаружения и сопровождения объектов, содержащий не менее двух разнесенных в пространстве РЛС (аппаратуру разнесенных позиций, представляющих РЛС различного назначения), каналы передачи информации, каналы синхронизации и пункт обработки информации.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «состоящий из двух и более разнесенных в пространстве радиолокационных станций, информационные шины которых соединены через последовательно включенные аппаратуру сопряжения и аппаратуру передачи данных с каналами связи».
В соответствии с терминологией на стр.63 в справочнике /2/ «канал связи», см. рис.4.1 на стр.63 /2/, это физическая среда - переносчик физического сигнала, а «канал передачи данных» - «аппаратура передачи данных (АПД)» на одной стороне, например передающей, соединенная каналом связи с аналогичной АПД на другой стороне, например приемной. Причем АПД имеют режимы работы и для передачи и для приема сигналов. Подключение аппаратуры сопряжения РЛС с АПД вызвано необходимостью единого понимания физических процессов и в дальнейшем для пояснения реализуемости заявляемого устройства. Наличие или отсутствие
аппаратуры сопряжения принципиальным отличием не является в связи с тем, что РЛС бывают как с аналоговой, так и аналого-цифровой обработкой сигналов. Однако наличие аппаратуры сопряжения является более общим признаком устройств с каналами передачи данных, что и продемонстрировано на рис.4.1 на стр.63 в Справочнике /2/.
Недостатками прототипа являются:
А. Низкая надежностью функционирования устройства, выражающаяся в том, что при выходе пункта обработки информации, см. рис.2.6 на стр.21 в /3/ из строя, РЛК не может выполнять функционального назначения как комплекс.
Б. Низкая надежность функционирования РЛК не соответствует возросшим требованиям по электромагнитной совместимости и по помехоустойчивости, за счет применения только узкополосных линий связи. Как правило, узкополосные каналы передачи данных требуют дополнительно каналов синхронизации, наличие которых указано в описании прототипа, и только широкополосные сигналы работают как в синхронном, так и в асинхронном режимах. Широкополосные сигналы обладают большой базой, корень квадратный из которой есть величина повышения помехоустойчивости каналов передачи данных. В патенте /4/ (одного из авторов) показано повышение помехоустойчивости и помехозащищенности на несколько порядков при применении широкополосных сигналов. Это обеспечит одновременную работу самих РЛС и множества каналов передачи данных. Аппаратура, основанная на применении узкополосных (простых
по терминологии, приведенной на стр.108 в Справочнике /2/), сигналов, как у прототипа, может быть использована в РЛК для обмена информацией между разнесенными в пространстве РЛС в целях дублирования и гибкого перераспределения информационных потоков.
Устранение недостатков прототипа может быть достигнуто за счет соединения всех РЛС друг с другом каналами передачи данных с суммарной высокой помехоустойчивостью и суммарной высокой пропускной способностью, что достигается дополнительным внесением в прототип: многоканального блока защиты от ошибок, многоканального блока контроля, управления и документирования, многоканального блока коммутации и многоканального блока приема и передачи информации с использованием сложных (широкополосных, см. стр.108 в Справочнике /2/) и (или) простых сигналов, при этом аппаратура передачи данных выполнена с возможностью обмена информацией между всеми РЛС комплекса по радиоканалу связи для п.1 формулы. Для п.2-4 отличия заключаются в замене многоканальных блоков приема и передачи информации с использованием сложных и простых сигналов, выполненных с возможностью обмена информацией и по радиоканалу связи, и по проводным и по оптоволоконным каналам связи и с возможностью их сочетания.
Раскрытие полезной модели.
Сущность полезной модели.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является: повышение эффективности функционирования РЛК в условиях возросших
требований к надежности работы по обеспечению решения управления воздушным движением, путем надежного решения задач обнаружения и сопровождения объектов различными РЛС РЛК с разных ракурсов и дальнейшего комплексирования информации не только на отдельной позиции как у прототипа - в пункте обработки информации, а в каждой РЛС в пространственно разнесенных позициях в интересах как общей задачи по контролю воздушного пространства и управления воздушным движением, так и решения частных задач потребителей, в том числе и тех, кто находится далеко от РЛС пространственно разнесенных позиций. Для одной задачи информация нужным образом собирается в заданной РЛС и она становится «ведущей РЛС» для этой задачи, в то же время эта же РЛС может, является ведомой по сбору и решению другой задачи - для другой «ведущей» РЛС.
Благодаря появлению дополнительных связей РЛК достигается сверхсуммарный эффект, повышающий качество функционирования РЛК, главным из которых является надежность работы. Так отказ одной из РЛС, или когда объект поиска находится в зоне тени для одной РЛС, но наблюдаем РЛС другой позиции, задача РЛК выполняется. Неожиданное увеличение количества обслуживаемых объектов (целей) не приведет к перегрузке отдельной РЛС и РЛК в целом.
Технический результат заключается в повышении надежности выполнения функциональных задач, за счет наличия многосвязанной структуры радиолокационных станций, при которой каждая РЛС с
дополнительно внесенными блоками соединена с каждой РЛС, при этом каждая РЛС может быть ведущей (управляющей комплекса) и ведомой, кроме того, обеспечивается высокая надежность функционирования за счет независимых взаимосвязей каждой пары РЛС и наличием обходных путей обмена информационными потоками между пространственно разнесенными РЛС. Передача информации по эстафете с одной через другие позволяет обеспечить высокую надежность функционирования РЛК в условиях конфликта, в том числе и в случае проблем с электромагнитной совместимостью, а также в случае сильных прицельных помех, блокировавших функционирование некоторых РЛС комплекса. РЛС пространственно разнесены и находятся на расстоянии устойчивого информационного обмена, что в свою очередь обеспечивается высокой помехоустойчивостью используемых многоканальных блоков приемопередачи информации с использованием сложных и простых сигналов с возможностью передачи информации по радиоканалу и/или по проводным и/или по оптоволоконным линиям связи.
При этом комплекс обеспечивает сплошное радиолокационное поле освещенности со сбором информации от всех или выбранных РЛС на любой позиции и во всех РЛС. Применение сложных сигналов обеспечивает высокую пропускную способность каналов информационного обмена, а также высокую помехоустойчивость при одновременно работающих РЛС, простые сигналы могут использоваться для синхронизации, обмена сигнальной информации и для использования существующего парка
аппаратуры и многоканальных блоков приема и передачи информации (радиостанции, модемов проводных и оптоволоконных линий связи) /4/. (Использование в материалах заявки терминологии сложных (широкополосных и сверхширокополосных) и простых (узкополосных) сигналов объясняется тем, что сложные и простые сигналы - более признанная терминология. Сверхширокополосные, широкополосные и узкополосные сигналы определяются относительно несущей или средней полосы сигнала, например сигнал с шириной полосы 300 МГц для диапазона МГц может быть в зависимости от средней частоты и широкополосным и сверхширокополосным, а в диапазоне ГГц - узкополосным).
При осуществлении полезной модели могут быть получены следующие технические результаты:
А. Повышена надежность за счет соединения всех РЛС комплекса друг с другом.
Б. Повышена надежность функционирования в условиях сильных помех.
В. Повышение надежности за счет дублирования функций управляющей РЛС, любой назначенной РЛС, из состава комплекса.
Г. Сочетания существующего парка аппаратуры с использованием простых сигналов (доплеровские измерители и др.) с аппаратурой приема и передачи информации с использованием сложных сигналов.
Перечень фигур и чертежей.
На Рисунке 1 представлена структурная схема устройства по п.1, где обозначены:
1 - разнесенные в пространстве радиолокационные станции (с информационными шинами);
2 - аппаратура сопряжения;
3 - аппаратура передачи данных;
4 - каналы связи;
5 - многоканальный блок защиты от ошибок;
6 - многоканальный блок контроля, управления и документирования;
7 - многоканальный блок коммутации;
8 - многоканальный блок приема и передачи информации с использованием сложных и простых сигналов;
9 - радиоканалы связи.
На Рисунке 1 представлена структурная схема устройства по п.2-4, где дополнительно обозначены:
10 - проводные каналы связи;
11 - оптоволоконные каналы связи.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.
На Рисунке 1 изображена структурная схема радиолокационного комплекса для обнаружения и сопровождения объектов, по п.1 формулы, состоящего из двух и более разнесенных в пространстве радиолокационных 1 станций (РЛС), информационные шины которых соединены через последовательно включенные аппаратуру 2 сопряжения и аппаратуру 3 передачи данных с каналами 4 связи, при этом, аппаратура 3 передачи данных
выполнена в виде последовательно включенных дополнительно внесенных многоканального блока 5 защиты от ошибок, многоканального блока 6 контроля, управления и документирования, многоканального блока 7 коммутации и многоканального блока 8 приема и передачи информации с использованием сложных и простых сигналов, при этом аппаратура 3 передачи данных выполнена с возможностью обмена информацией между всеми РЛС 1 комплекса по радиоканалу 9 связи.
По п.2 формулы устройство отличается от описанного в п.1 тем, что многоканальные блоки 8 приема и передачи информации с использованием сложных и простых сигналов выполнены с возможностью обмена информацией по проводным 10 каналам связи.
По п.3 формулы устройство отличается от описанного в п.1 тем, что многоканальные блоки 8 приема и передачи информации с использованием сложных и простых сигналов выполнены с возможностью обмена информацией по оптоволоконным 11 каналам связи.
По п.3 формулы устройство отличается от описанного в п.1 тем, что многоканальные блоки 8 приема и передачи информации с использованием сложных и простых сигналов выполнены с возможностью обмена информацией по радиоканалам 9 или проводным 10 каналам или оптоволоконным 11 каналам или их сочетаниях.
Устройство по п.1 формулы работает следующим образом.
Рассмотрим работу вначале на примере п.1 формулы, а затем приведем только отличия для других пунктов формулы.
Радиолокационные станции ведут поиск, обнаружение и сопровождение объектов. Результаты обзора с информационных шин каждой РЛС 1 поступают через аппаратуру 2 сопряжения в аппаратуру 3 передачи данных, где происходит в блоке 5 помехоустойчивое преобразование. Блок 6 контроля, управления и документирования осуществляет дополнение информационных данных адресной частью, определяющей для какого абонента данная информация предназначена, в каком формате (параллельном или последовательном) ее передать в какое время, с какой очередностью (приоритетом, важностью) и по какому каналу: радио (п.1 формулы) или по проводным каким (п.2 формулы) или по оптоволоконному (п.3 формулы) или параллельно по всем и радио и проводным и оптоволоконным или их сочетании (п.4 формулы). Дублирование передачи информации повышает надежность, а также скрытность, электромагнитную совместимость и др. С выхода блока 6 контроля, управления и документирования информационных данных с адресной частью поступают на многоканальный блок 7 коммутации, с выхода которого подключаются к заданному каналу многоканального блока 8 приема и передачи информации с использованием сложных и/или простых сигналов по заданным (заданному) каналу или (и) 9 и (или) 10, и (или) 11. Переданные данные поступают на аппаратуру других пространственно разнесенной позиции комплекса. В многоканальном блоке 8 приема и передачи информации с использованием сложных и простых сигналов по соответствующему каналу или (и) 9 и (или) 10, и (или) 11 происходит преобразование, соответствующее каналу,
например из радиосигнала в электрический сигнал, поступает на соответствующий канал многоканального 7 блока коммутации и в соответствии с адресной частью принятого блока данных коммутируется через соответствующие каналы многоканального блока 6 контроля, управления и документирования, многоканального блока 5 защиты от ошибок и далее через блок 2 сопряжения на информационную шину РЛС 1. Каждый из приведенных блоков известной конструкции выполняет известные функции над сигналами переданных и принятых данных. Все пространственно разнесенные РЛС на своих индикаторах могут получить результаты работы любой другой РЛС. Адресные части переданных данных позволяют переадресовать (ретранслировать) полученные данные, например, от РЛС на позиции №1 через аппарату, установленной на позиции №3 для аппаратуры комплекса на позиции №2. Передать с одной из РЛС заявку для другой РЛС на радиолокационную подсветку нужного участка пространства или на изменение режима работы, способа обзора пространства, частоты повторения и др. параметров. Адресная часть переданных данных поступает на многоканальный блок 8 приема и передачи информации с использованием сложных и простых сигналов по заданным (заданному) каналу или (и) 9 и (или) 10, и (или) 11 аппаратуру другой пространственно разнесенной позиции комплекса и многоканальным блоком 7 коммутации адресован на многоканальный блок 8 приема и передачи информации с использованием сложных и простых сигналов для ретрансляции по заданному каналу (9 или 10 или 11) заданному адресату. Построенный таким образом комплекс
позволяет одной из РЛС заказать излучение нужного ей радиосигнала другой РЛС в нужном пространственном секторе.
Все варианты технического решения позволяют достичь сверхсуммарного эффекта за счет взаимодействия свойств прототипа и свойств внесенных изменений.
Возможность осуществления полезной модели с реализацией указанного назначения подтверждается известностью устройств.
На рисунке 1 представлена структурная схема устройства по п.1, где обозначены:
1) радиолокационные станции (с информационными шинами), известны по описанию, например, активная РЛС обнаружения воздушных целей для управления воздушным движением, стр.18-19 в учебнике /3/, а также РЛС по патенту №2127436, 21750716 и др.;
2) аппаратура сопряжения, аналогично приведенной в Справочнике /2/ на стр.63-64;
3) аппаратура передачи данных, аналогично описанной в Справочнике /2/ на стр.63-64;
4) каналы связи, аналогично приведенным в Справочнике /2/ на стр.63;
5) многоканальный блок защиты от ошибок - аналогичен описанному блоку в Справочнике /2/ на стр.63;
6) многоканальный блок контроля, управления и документирования - аналогичен описанному блоку в Справочнике /2/ на стр.63;
7) многоканальный блок коммутации. Аналогичен приведенному на стр.22-29 и 11-14 в журнале Телемультимедиа, №3 (7) июнь 2001;
8) многоканальный блок приема и передачи информации с использованием сложных и простых сигналов - это совокупность известных устройств передачи и приема информации с использованием простых (узкополосных) сигналов и устройств, аналогичных приведенному в Патенте РФ №2128396 «Способ передачи и приема информации и устройство для его осуществления», Гриценко В.В., Павликов С.Н. и др., по классу МПК 6 Н04В 7/00, 1/67;
9) радиоканал связи - аналогичен описанным радиоканалам связи в Справочнике /2/ на стр.71-72;
10) проводной канал связи - аналогичен описанной кабельной линии в Справочнике /2/ на стр.70-71;
11) оптоволоконный каналы связи - аналогичен описанной волоконно-оптической линии связи в Справочнике /2/ на стр.73-74.
Таким образом, подтверждена возможность осуществления и работоспособности полезной модели.
При осуществлении полезной модели будут получены следующие технические результаты:
А. Высокая функциональная надежность РЛК.
Использование предлагаемого радиолокационного комплекса для обнаружения и сопровождения объектов позволяет по сравнению с прототипом:
- вести обмен информацией между отдельными или всеми РЛС одновременно;
- управлять режимами работы отдельных РЛС и совместной работой РЛС в интересах конкретных пользователей, а при установке такой аппаратуры на борту самолета, летчик может видеть свой самолет и окружающее его пространство с различных ракурсов от различных РЛС комплекса;
- совместное построение облика объекта радиолокационного наблюдения позволяет повысить достоверность его распознавания;
- для каждой РЛС можно показать зону освещенности с ее географической точки обзора, а также с любой другой, где расположены РЛС комплекса;
- возрастают возможности по обнаружению и сопровождению объектов в зонах тени для отдельных РЛС за счет использования секторов наблюдения и/или подсветки других РЛС;
- информационные потоки могут быть организованы по линии между РЛС или через другие РЛС;
- информационные потоки могут передаваться с использованием различных сигналов, например сигналы синхронизации, тревоги, речи могут быть переданы с использованием простых сигналов, а вся информация может быть передана и принята и/или ретранслирована с применением аппаратуры с использованием сложных (широкополосных и/или сверхширокополосных) сигналов.
Тем самым значительно повысить надежность функционирования радиолокационного комплекса для обнаружения и сопровождения объектов, имеющих высокую значимость.
Таким образом, подтверждена возможность осуществления полезной модели.
При осуществлении полезной модели будут получены следующие технические результаты:
А. Повышена надежность за счет соединения всех РЛС комплекса друг с другом.
Б. Повышена надежность функционирования в условиях сильных помех, сложной электромагнитной обстановки, в случае выхода из строя части аппаратуры и др.
В. Повышение надежности за счет дублирования функций управляющей РЛС любой назначенной РЛС из состава комплекса.
Источники информации
1. Патент РФ №2145093, Радиолокационный комплекс для обнаружения и сопровождения объектов (варианты) и РЛС для его реализации., по классу МПК G01S 013/04.
2. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник /Ширман Я.Д., Лосев Ю.И., Минервин Н.Н. и др./ Под ред. Я.Д.Ширмана. - М.: ЗАО »Маквис», 1998. - 828 с.
3. Бакулев П.А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. - М.: радиотехника, 2004, 320 с.
4. Патент РФ №2128396, Способ передачи и приема информации и устройство для его осуществления, Гриценко В.В., Павликов С.Н. и др., по классу МПК 6 Н04В 7/00, 1/67.