МОБИЛЬНАЯ МАЛОГАБАРИТНАЯ ТРЕХКООРДИНАТНАЯ РЛС (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к радиолокации и может быть использована в качестве возимой и переносимой РЛС для обнаружения, опознавания, измерения координат, сопровождения и распознавания на малой и средней дальности (до 60 км) широкого класса воздушных объектов.
Известны современные мобильные радиолокационного средства обнаружения воздушных целей малой и средней дальности, аналогичные по назначению, такие как РЛС AN/PPQ-2 (PSTAR) (США), AN/UPS-3 (США), TRS 2620/2630 Gerfaut (Франция), AN/MPQ-64 (США) [1], 1Л121Е (Россия), «Аистенок» (Россия), «Кредо-М1» и «Кредо-1Е» (Россия) [2], позволяющие обнаруживать и сопровождать воздушные объекты (самолеты, вертолеты, беспилотные летательные аппараты, крылатые ракеты и др.). Эти радиолокационные средства имеют ряд недостатков. Некоторые из них имеют высокую стоимость, большие габариты и массу, и как следствие, невозможность использования в качестве переносимой РЛС. Другие - работают в сантиметровом диапазоне, что не обеспечивает всепогодность.
Наиболее близким аналогом (прототипом) по составу, назначению и ряду технических характеристик, таких как мобильность и дальность обнаружения, является мобильная трехкоординатная РЛС обнаружения [3], включающая опорно-поворотное устройство (ОПУ), аппаратуру канала опознавания государственной принадлежности (ОГП), установленную на вращающейся части ОПУ фазированную антенную решетку (ФАР), содержащую приемопередающие линейки вибраторов локационного канала и встроенную антенну канала ОГП, блок приемопередающих модулей, процессор, индикатор (ИНД), угломестный привод ФАР, размещенный так же, как и процессор, на вращающейся части ОПУ, аппаратуру спутниковой навигации, а также аппаратуру электроснабжения, жизнеобеспечения, управления, контроля, синхронизации, ориентирования, связи и передачи данных потребителям.
Недостатки прототипа те же, что и у аналогов, а также невысокая точность и разрешающая способность РЛС из-за работы на частотах длинноволновой части диапазона ИНГ.
Техническим результатом полезной модели является улучшение ряда технико-экономических и эксплуатационных характеристик РЛС, а именно, уменьшение массы и габаритов, что позволяет сделать ее не только возимой, но и переносимой, сокращение времени свертывания/развертывания, снижение стоимости, повышение точности и разрешающей способности и обеспечение защиты от активных помех.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что РЛС, содержащая фазированную антенную решетку (ФАР), установленную на вращающейся горизонтальной опорной площадке опорно-поворотного устройства (ОПУ), и состоящую из приемопередающих линеек вибраторов (ППЛВ) локационного канала, блока с приемопередающей аппаратурой (БППА) и аппаратуры опознавания государственной принадлежности (ОГП), аппаратуру спутниковой навигации, процессор первичной обработки радиолокационной информации и индикатор (ИНД), а также аппаратуру электроснабжения, контроля, управления, синхронизации, ориентирования, связи и передачи данных, работает на частотах L-диапазона, при этом реализована в модульном исполнении и в ней применена ФАР, в которой использованы в качестве передающего локационного устройства твердотельный монопередатчик, введенный в БППА, а также приемная строка автокомпенсации активных помех (ПС ААП), а аппаратура спутниковой навигации и аппаратура передачи данных объединены в единый блок обработки информации (БОИ). Кроме того, имеется два варианта расположения процессора. В варианте 1 процессор входит в состав БОИ, а в варианте 2 - в состав БППА.
Для обеспечения работы РЛС на удалении от носителя в качестве источника питания могут использоваться аккумуляторные батареи или бортовая сеть транспортных средств. При этом имеется возможность размещения ФАР и ОПУ на съемном основании (треноге).
На фигуре представлена структурная схема предлагаемого устройства, где обозначены:
1 - фазированная антенная решетка (ФАР);
2 - опорно-поворотное устройство (ОПУ);
3 - блок обработки информации (БОИ);
4 - индикатор (ИНД);
5 - приемопередающие линейки вибраторов (ППЛВ) локационного канала;
6 - приемная строка автокомпенсации активных помех (ПС ААП);
7 - блок с приемопередающей аппаратурой (БППА);
8 - аппаратура опознавания государственной принадлежности (ОГП) (аппаратура и антенна наземного радиозапросчика).
Предлагаемая мобильная малогабаритная трехкоординатная РЛС конструктивно состоит из четырех основных модулей: ФАР 1, ОПУ 2, БОИ 3 и ИНД 4. Эти четыре модуля являются носимыми местами РЛС.
РЛС содержит также аппаратуру электроснабжения, контроля, синхронизации, связи, управления и ориентирования, которые для упрощения понимания работы РЛС не показаны на фигуре.
Мобильная малогабаритная трехкоординатная РЛС содержит фазированную антенную решетку (ФАР) 1, включающую приемопередающие линейки вибраторов (ППЛВ) 5 локационного канала, приемную строку автокомпенсации активных помех (ПС ААП) 6, блок с приемопередающей аппаратурой (БППА) 7 и аппаратуру опознавания государственной принадлежности (ОГП) 8, состоящую из антенны и аппаратной части, а также содержит опорно-поворотное устройство (ОПУ) 2, блок обработки информации (БОИ) 3 и индикатор (ИНД) 4. При этом 1-й, 2-й и 3-й входы-выходы и вход БППА 7 соединены соответственно с входом-выходом ППЛВ 5, входом-выходом ОГП 8, 1-м входом-выходом ОПУ 2 и выходом ПС ААП 6. Второй вход-выход ОПУ 2 соединен с 1-м входом-выходом БОИ 3, 2-й вход-выход которого соединен с входом-выходом ИНД 4, а выход БОИ 3 является выходом РЛС.
ФАР 1 представляет собой плоскую антенную решетку, содержащую ППЛВ 5, ПС ААК 6, БППА 7 и ОГП 8. При необходимости высота фазового центра ФАР 1 может быть увеличена.
ППЛВ 5, ПС ААП 6 и антенна ОГП 8 выступают в роли ребер жесткости и образуют сквозное плоское полотно антенной решетки, а также делают конструкцию полотна легко складывающейся при транспортировании РЛС и позволяют работать при сильных ветровых нагрузках. При этом БППА 7 и аппаратная часть ОГП 8 размещены за полотном антенной решетки.
В состав БППА 7 входят не показанные на фигуре твердотельный монопередатчик, диаграммообразующее устройство на передачу, содержащее делители мощности, антенный переключатель, фазовращатели и приемные модули для ППЛВ 5 и ПС ААП 6 и модуль аналого-цифрового преобразования приемных сигналов. Кроме всего перечисленного, в БППА 7 в варианте 2 также помещен процессор, представляющий собой специализированную ЭВМ.
Аппаратура канала ОГП 8 является приемопередающим блоком стандартного радиозапросчика, антенна которого встроена в ФАР 1.
В состав ОПУ 2 входят не показанные на фигуре низкочастотный токосъемник, служащий для электропитания элементов ФАР 1 и передачи цифровых сигналов между ФАР 1 и ОПУ 2, БОИ 3, ИНД 4, и электропривод вращения, состоящий из электродвигателя и датчика азимута, представляющего собой, например, вращающийся трансформатор и преобразователь, формирующий сигналы, соответствующие углу поворота антенной решетки в азимутальной плоскости.
БОИ 3 содержит не показанные на фигуре аппаратуру спутниковой навигации и аппаратуру передачи данных, а в варианте 1 - еще и процессор.
ИНД 4 представляет собой рабочее место оператора в виде персональной ЭВМ и обеспечивает управление работой изделия, отображение радиолокационной информации, вторичную обработку, регистрацию и документирование радиолокационной информации, а также решение тренажных задач.
РЛС работает следующим образом.
За счет излучения зондирующих импульсов, сформированных БППА 7, и кругового вращения основания ОПУ 2 с ФАР 1 осуществляется обзор пространства по азимуту и дальности.
При работе РЛС в режиме передачи команда с процессора поступает (в варианте 1 - через низкочастотный токосъемник ОПУ 2) на твердотельный монопередатчик БППА 7, формирующий зондирующий импульс, который, в свою очередь, через диаграммообразующее устройство на передачу поступает на вход-выход ППЛВ 5 для излучения в пространство.
При работе РЛС в режиме приема эхосигналы, принятые ППЛВ 5 и ПС ААП 6, подаются в БППА 7, где проходят на приемные модули с преобразованием частоты, а затем - на модуль аналого-цифрового преобразования, где происходит их оцифровка, после чего цифровые сигналы поступают в варианте 2 на процессор. В варианте 1 в БППА 7 производится упаковка радиолокационной информации в последовательный помехоустойчивый цифровой код, который поступает через низкочастотный токосъемник ОПУ 2 на процессор в БОИ 3, где предварительно преобразуется в параллельный [4].
В процессоре происходит первичная обработка радиолокационной информации, включающая такие алгоритмы, как внутрипериодная временная обработка, автоподстройка приемных каналов, пространственная обработка, осуществляющая формирование третьей координаты за счет угломестных парциальных лучей (каналов), автокомпенсация шумовых активных помех с помощью сигналов от ПС ААП 6, защита от несинхронных импульсных помех, межпериодная временная обработка, формирование адаптивного порога обнаружения, формирование диаграммы направленности на прием, подавление боковых лепестков диаграммы направленности, измерение координат. И затем необходимая информация выдается (в варианте 2 - через низкочастотный токосъемник ОПУ 2) на аппаратуру передачи данных БОИ 3 и на ИНД 4.
На процессор поступает также информация об азимутальном положении ФАР 1 (с датчика азимута ОПУ 2) и, по запросу процессора, о государственной принадлежности воздушного объекта (с ОГП 8).
ИНД 4 осуществляет вторичную обработку информации, отображение информации на индикаторе, под управлением операционной системы реального времени, и управление работой РЛС через процессор. Конечная информация о воздушной обстановке поступает на аппаратуру передачи данных БОИ 3, где информация кодируется и модулируется для передачи по каналу связи (проводной, оптический и радио) и выдается потребителям радиолокационной информации (выход РЛС).
При первом варианте расположения процессора носимые места ФАР 1 и БОИ 3 уравновешены, но из-за необходимости введения в БППА 7 и БОИ 3 дополнительных устройств упаковки/распаковки информации снижается надежность работы РЛС. В связи с этим имеется второй вариант, при котором процессор входит в состав БППА 7, и устройства упаковки/распаковки информации отсутствуют, что повышает надежность РЛС. Однако при этом незначительно утяжеляется носимое место ФАР 1.
Благодаря модульному исполнению РЛС, реализованной в виде четырех носимых мест (ФАР 1, ОПУ 2, БОИ 3 и ИНД 4), каждое из которых весит не более 30 кг, удалось сократить ее время свертывания/развертывания.
Данная переносимая РЛС может применяться автономно или же размещаться на транспортных средствах.
Для увеличения рубежа обнаружения низколетящих целей, съемное основание может быть выполнено в виде быстро сворачиваемого подъемного антенно-мачтового устройства.
Реализация передающего устройства локационного канала в виде твердотельного монопередатчика, объединение аппаратуры спутниковой навигации и аппаратуры передачи данных в БОИ 3, позволили уменьшить массогабаритные характеристики РЛС, что дало возможность сделать ее более дешевой, легкой и возимо-носимой, а также повысить визуальную скрытность.
Использование L-диапазона позволило не только снизить массу и габариты ФАР 1, но и повысить точность и разрешающую способность предлагаемой РЛС.
Введение в ФАР 1 ПС ААП 6 позволило повысить защиту РЛС от активных шумовых помех.
Дополнительным техническим результатом при работе предлагаемой РЛС на выносе является повышение защиты персонала РЛС от поражения противорадиолокационными ракетами за счет возможности выноса всей аппаратуры РЛС от носителя на расстояние, за исключением ИНД, оставляемого на носителе, где происходит управление работой РЛС на расстоянии.
Таким образом, благодаря модульному исполнению РЛС, использованию для ее работы L-диапазона длин волн, введению твердотельного монопередатчика и приемной строки автокомпенсации активных помех удалось улучшить технико-экономические и эксплуатационные характеристики РЛС, такие как обеспечение защиты от активных помех, повышение точности и разрешающей способности, уменьшение массы и габаритов, что дало возможность сделать ее возимо-носимой, снижение стоимости, сокращение времени свертывания/развертывания станции. А размещение ФАР на антенно-мачтовом устройстве, в зависимости от назначения РЛС, и поднятие ее на высоту позволило увеличить зону обзора по дальности и углу места.
Источники информации
1 «Jane's radar and electronic warfare systems», журнал США, 2002-2003
2 «Вооружение ПВО и РЭС России», Альманах. М.: Издательство НО «Ассоциация «Лига содействия оборонным предприятиям», 2011. - с.: 504
3 «Мобильная трехкоординатная РЛС обнаружения» патент РФ №96664, МПК G01S 13/00, опубликовано: 10.08.2010
4 «Устройство, преобразующее последовательный код «Манчестер 2» в параллельный код» патент РФ №54279, МПК Н03М 7/04, опубликовано: 10.06.2006