УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ЛУЧА, КООРДИНАТ И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ АНТЕННЫ РЛС

Полезная модель относится к области радиолокационной техники и может быть использована в радиолокационных станциях (РЛС) для определения в движении ориентации антенны РЛС, ее координат и параметров движения
Известно устройство преобразования углового перемещения антенны РЛС в азимутальной плоскости [1], содержащее антенну и последовательно соединенные блок азимутальных датчиков, кинематически (через редуктор) связанный с валом антенны, сумматор, а также датчик кода поправки, выход которого соединен со вторым входом сумматора, выход которого является выходом устройства.
Недостатком этого устройства является наличие в его выходной информации нескомпенсированной функциональной угловой ошибки, которая в пределах каждого оборота вала антенны изменяется с ошибкой кинематической цепи редуктора. Эта ошибка зависит, в основном, от ошибок зубчатого колеса на валу антенны и имеет характер, близкий к синусоидальному [2], зависящий от угла поворота вала антенны.
Другим недостатком известного устройства является то, что ориентирование антенны РЛС относительно направления на север должно проводиться по заранее известному азимуту местного предмета (для исключения систематической составляющей азимутальной ошибки при помощи датчика кода поправки), т.е. позиция, на которой устанавливается РЛС, должна быть заранее подготовлена, что не всегда возможно.
Недостатком этого устройства является также невозможность определения азимута антенны РЛС при движении по случайной путевой линии.
Известно также устройство [3] (см. Фиг.1), позволяющее проводить операцию ориентирования антенны РЛС при размещении ее как на подготовленной, так и неподготовленной позициях. Это устройство, кроме антенны, редуктора, блока азимутальных датчиков - преобразователя "угол - код" [4], сумматора и датчика кода поправки, содержит автоматическую систему навигации (АСН) и переключатель.
АСН содержит навигационную аппаратуру потребителей (НАП) систем ГЛОНАСС/GPS с угломерным каналом и может быть выполнена, например, в соответствии с [5].
В устройстве блок азимутальных датчиков 3, кинематически через редуктор 2 связанный с валом антенны 1, преобразует угол поворота вала антенны 1 в цифровой код, который складывается в сумматоре 4 с цифровым кодом поправки, сформированным либо датчиком кода поправки 5 (только при ручном ориентировании антенны РЛС на подготовленной позициях), либо АСН 7 (при автоматическом ориентировании антенны РЛС как на подготовленных, так и неподготовленных позициях). Цифровой код поправки подается на сумматор 4 через переключатель 6. Выход сумматора 4 является выходом устройства.
Недостатком этого устройства, так же как и аналога [1], является наличие в его выходной информации ошибки редуктора 2 и невозможность в движении определения текущего азимута антенны РЛС, то есть невозможность работы РЛС в движении.
Известно устройство [6] (см. Фиг.2), принятое за прототип, которое содержит антенну 1, последовательно соединенную через редуктор 2 с блоком азимутальных датчиков 3, сумматор 4, а также датчик кода поправки 5 и АСН 7 (НАП систем ГЛОНАСС/GPS с угломерным каналом, размещенную на антенне 1) выход которой соединен со вторым входом переключателя 6, а датчик кода поправки 5 через второй вход сумматора 4 соединен с первым входом переключателя 6, выход которого является выходом устройства.
Выход переключателя 6 может подключаться к его первому или второму входу.
При секторном обзоре и установке переключателя 6 в положение 2, на выходе устройства информация будет соответствовать точному направлению антенны РЛС в азимутальной плоскости.
В режиме кругового обзора точная информация об азимутальном направлении антенны 1, получаемая от АСН 7, не может быть использована, т.к. частота обновления информации (до 10 Гц) значительно меньше частоты изменения азимутального кода антенны при ее вращении (-400 Гц при 12-разрядном азимутальном коде и скорости вращения антенны 6 об/мин).
Недостатком этого устройства, так же как и выше описанных аналогов, является наличие в его выходной информации ошибки редуктора 2 при вращении антенны 1 и невозможность в движении определения текущего азимута антенны РЛС, то есть невозможность работы РЛС в движении.
Общим недостатком, как аналогов, так и прототипа является невозможность высокоточного определения в движении направления луча антенны РЛС с учетом ее крена и тангажа, а также координат и скорости перемещения антенны.
Достигаемым техническим результатом предлагаемой полезной модели является высокоточное определение в движении координат антенны РЛС, ее азимута, углов крена и тангажа.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемую полезную модель, содержащую вращающуюся антенну, введена бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС) [7], встроенная в антенну РЛС, ЭВМ и навигационный приемник сигналов систем ГЛОНАСС/НАВСТАР [7]. Вход-выход БИНС соединен с входом-выходом ЭВМ, вход ЭВМ соединен с выходом навигационного приемника, ЭВМ обеспечивает передачу от навигационного приемника на БИНС данных для начальной выставки (самоориентации) БИНС. Комплексированная информация ция от БИНС и навигационного приемника после обработки в ЭВМ поступает на выход устройства.
Устройство (см. Фиг.3) содержит антенну 1, встроенную в нее БИНС 8, ЭВМ 9 и навигационный приемник 10. Вход-выход БИНС 8 (информация об азимуте, углах крена и тангажа антенны РЛС) соединен с входом-выходом ЭВМ 9, а вход ЭВМ 9 соединен с выходом навигационного приемника 10 (информация о координатах и скорости перемещения антенны), выход ЭВМ 9 (комплексированная информация о направлении луча антенны РЛС с учетом ее крена и тангажа, а также текущие координаты и скорость перемещения антенны) является выходом устройства.
Устройство работает следующим образом.
При изготовлении антенны РЛС проводится ее юстировка, т.е. приведение данных об азимуте, полученных от БИНС 8, к данным об азимуте нормального луча антенны 1, полученным при ее инструментальной топопривязке.
Перед использованием устройства по назначению проводится начальная выставка БИНС 8 по данным о координатах места, поступающим от навигационного приемника 10 через ЭВМ 9.
После начальной выставки устройство работает при неподвижной и движущейся РЛС, при любом азимутальном положении антенны 1. Информация об ориентации антенны, координатах и параметрах ее движения формируется на выходе ЭВМ 9 с частотой обновления 200 Гц.
Вращение антенны 1 осуществляется с помощью привода и редуктора.
В настоящее время предлагаемое устройство изготовлено и прошло испытания в составе летательного аппарата.
Включение в состав предлагаемой полезной модели бесплатформенной инерциальной навигационной системы, комплексированной с навигационным приемником сигналов систем ГЛОНАСС/НАВСТАР обеспечило высокоточное определение в движении координат антенны РЛС, ее азимута, углов крена и тангажа.
Источники информации
1 Устройство преобразования углового перемещения антенны РЛС А.С. СССР №184203, з. №3041778, приоритет от 10.05.1982 г., МПК G08C 9/00.
2 Основы расчета точности кинематических цепей металлорежущих станков. Машиностроение, Москва, 1966 г.
3 Устройство для преобразования углового перемещения антенны РЛС Патент РФ №44879, з. №2004133727, приоритет от 18.11.2004 г.
4 Преобразователь угла поворота вала в код. Патент РФ №2240650, заявка №2003108801, приоритет от 01.04.2003 г.
5 «Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС» под редакцией В.Н. Харисова, А.И. Петрова, В.А. Болдина, Москва ИМПЖР, 1998 г.
6 Устройство для определения направления антенны РЛС в азимутальной плоскости Патент РФ №115504, з. №2011138892, приоритет от 22.09.2011 г.
7 Бабич О.А. Обработка информации в навигационных комплексах, Изд. М, Машиностроение, 1991. УДК 621.396.98 Б12.