МОНОИМПУЛЬСНАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ И САМОНАВЕДЕНИЯ
MONOPULSE DETECTION AND HOMING RADAR SYSTEM

Изобретение относится к радиолокационным системам (РЛС) со сложными в частности фазоманипулированными, зондирующими сигналами, которые используются на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) и предназначены для обнаружения, сопровождения моноимпульсным способом сигналов от объектов назначения (целей) и приведения к ним БПЛА.
Известна система обнаружения и самонаведения (СОСН) по пат. РФ №2290681 на изобретение, МПК G01S 13/44, G01D 1/12, публикация 27.06.2003 г., входящая в комплекс бортовой аппаратуры систем управления БПЛА. СОСН содержит антенное устройство с приводом антенны и датчиком ее углового положения, циркулятор, передающее устройство, включающее генератор кодов, фазовый манипулятор и усилитель мощности, приемное устройство, цифровой согласованный фильтр, обнаружитель сигналов, измеритель дальности и угла объекта. В комплекс бортовой аппаратуры входят также инерциальный блок, датчики угловых скоростей БПЛА, электронно-вычислительная машина (ЭВМ) системы управления движением, преобразователь информации и рулевые агрегаты.
ЭВМ управляет движением БПЛА, получает информацию от инерциального блока и датчиков угловых скоростей, вычисляет необходимые изменения направления движения БПЛА и через преобразователь информации передает команды на рулевые агрегаты, обеспечивающие требуемое положение БПЛА при движении по заданному маршруту.
СОСН излучает фазоманипулированные импульсы с помощью передающего и антенного устройств, принимает отраженный от объекта сигнал с помощью приемного устройства, сжимает фазоманипулированный сигнал в цифровом согласованном фильтре, измеряет полярные координаты объекта (дальность и угол в азимутальной плоскости) и передает их в ЭВМ, которая вырабатывает сигналы, управляющие рулевыми агрегатами для приведения БПЛА к объекту назначения.
Недостатком известной СОСН является низкая разрешающая способность по отношению к мощным отражениям от местных предметов, окружающих объект назначения, что сужает класс достижимых объектов назначения.
Известна моноимпульсная РЛС по патенту РФ №2188896, МПК G01S 13/44, публикация 27.01.2002 г., в которой для повышения разрешающей способности используется дополнительно узкополосная доплеровская фильтрация. РЛС содержит приемопередающее устройство, на выходах которого формируются синусные и косинусные квадратурные составляющие суммарного и разностного сигналов, сигнал кода фазовой манипуляции, сигнал текущего кода дальности, сигнал углового положения антенны, сигнал запуска и сигнал синхронизации, а также цифровые согласованные фильтры суммарного и разностного сигналов, информационные и управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам приемопередающего устройства, а выходы - к соответствующим информационным входам блока сопровождения цели по дальности, доплеровской частоте и углу, и блок обнаружения и выбора цели, содержащий счетчик кода угла обзора, соединенный с дешифратором конечного кода и первым входом коммутатора сигнала кода угла обзора, выход которого подключен ко входу сигнала управления приводом антенны приемопередающего устройства. Кроме этого, РЛС содержит некогерентный накопитель отраженных сигналов на скользящем интервале в составе блока объединения квадратур, порогового блока, сдвигового регистра, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и выходного сумматора единичных разрядов, а также ОЗУ интенсивности цели, ОЗУ угла цели и ОЗУ дальности цели, выходы которых подключены к входам сигналов угла и дальности цели блока сопровождения цели, выход которого соединен со вторым входом коммутатора сигнала кода угла обзора.
Благодаря применению сложных фазоманипулированных сигналов, цифровых согласованных фильтров, элементов оценки спектральных параметров сигнала и контуров сопровождения по дальности, доплеровской частоте и углу система имеет повышенную разрешающую способность по отношению к активным и пассивным помехам.
Недостатком этой системы является ограниченный диапазон анализируемых доплеровских частот, определяемый допустимым временем наблюдения сигнала и периодом его когерентности. При установке системы на БПЛА доплеровское смещение сигнала за счет собственной скорости БПЛА может превышать диапазон анализируемых частот, что приводит к неоднозначности спектрального анализа. Кроме того, возникают существенные искажения фазы отраженных сигналов, которые при большой длительности зондирующего сигнала вызывают трудности сжатия в цифровых согласованных фильтрах.
Указанные недостатки приводят к снижению разрешающей способности системы и к затруднению выбора объекта для сопровождения.
Известна моноимпульсная РЛС по патенту РФ №2309430, МПК G01S 13/44, публикация 27.10.2007 г., которая наиболее близка по технической сущности и принята за прототип предлагаемой моноимпульсной радиолокационной системы обнаружения и самонаведения.
РЛС по прототипу содержит приемопередающее устройство, выходы бинарно-квантованных квадратурных составляющих суммарного и разностного сигналов которого через блок доплеровских коммутаторов сигналов суммарного и разностного каналов соединены с соответствующими входами блока цифровых согласованных фильтров, выход комплексного сигнала суммарного канала которого соединен с информационными входами дискриминатора дальности, блока захвата объекта на сопровождение и блока обнаружения и выбора объекта сопровождения, вход сигналов текущего углового положения антенны которого соединен с соответствующим выходом приемопередающего устройства, первый и второй информационные выходы соединены с входами записи регистра угла и регистра дальности, третий информационный выход через коммутатор сигналов управления приводом соединен с соответствующим входом приемопередающего устройства, а выход по сигналу окончания обзора соединен с управляющими входами коммутатора сигналов управления приводом, регистров угла и дальности и блока захвата объекта на сопровождение. Кроме этого, РЛС содержит частотный дискриминатор, угловой дискриминатор, вход которого соединен с выходом фильтра доплеровской частоты, подключенного к выходу комплексного сигнала разностного канала блока цифровых согласованных фильтров, три генератора доплеровской частоты, посредством которых формируются центральный строб сопровождения по углу, а также центральный и боковые стробы сопровождения по частоте, и преобразователь кода во временной интервал, к выходу которого подключены входы синхронизации углового дискриминатора, дискриминатора дальности и блока захвата объекта на сопровождение. Вход преобразователя кода во временной интервал соединен с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом регистра дальности, а второй - с выходом дискриминатора дальности. Кроме этого, РЛС содержит генератор кода, в выходу которого подключены кодовые входы блока цифровых согласованных фильтров и фазового манипулятора в составе приемопередающего устройства, а также содержит синхронизатор, к первому выходу (запускающих импульсов с частотой зондирования) подключены входы запуска генератора кодов, импульсного модулятора приемопередающего устройства, блока обнаружения и выбора объекта сопровождения и преобразователя кода во временной интервал, а ко второму выходу () подключены входы синхронизации блока цифровых согласованных фильтров, блока обнаружения и выбора объекта сопровождения и блока захвата объекта на сопровождение.
Благодаря применению фазоманипулированных сигналов, использованию компенсаторов доплеровского смещения и одновременной работе трех контуров сопровождения объекта (по дальности, по доплеровской частоте и по углу) существенно повышена разрешающая способность РЛС.
Недостатком прототипа является неравномерность угловой разрешающей способности при изменении угла визирования объектов относительно вектора скорости БПЛА. В частности, при углах визирования, близких к нулевым, угловая разрешающая способность системы мала, т.к. она обусловлена различием доплеровских смещений частоты у сигналов, отраженных близкорасположенными объектами, а эти различия смещений, пропорциональных косинусу угла визирования, малы при малых углах.
Техническим результатом изобретения является повышение разрешающей способности системы при движении БПЛА по направлению к компактной группе объектов, среди которых находится объект назначения.
Для достижения заявленного технического результата предлагаемая моноимпульсная радиолокационная СОСН формирует сигналы управления рулевыми агрегатами БПЛА таким образом, что БПЛА на конечном участке маршрута отклоняется от прямого направления движения к компактной группе объектов и совершает так называемый тестирующий маневр, в процессе которого благодаря увеличению угла визирования группы объектов создается возможность их разрешения и выбора из группы объекта назначения.
После выбора объекта назначения СОСН обеспечивает сопровождение объекта и приведение к нему БПЛА, осуществляя компенсацию малых случайных отклонений БПЛА от направления на объект и компенсацию систематических возмущений, в частности тестового угла визирования, методом упреждения.
Сущность изобретения заключается в том, что в моноимпульсную радиолокационную систему обнаружения и самонаведения (СОСН), содержащую приемопередающее устройство, на соответствующих выходах которого, соединенных через блок доплеровских коммутаторов с входами блока цифровых согласованных фильтров, формируются бинарно-квантованные квадратурные составляющие сигналов фазовых детекторов суммарного и разностного каналов, к выходу сигналов суммарного канала блока цифровых согласованных фильтров подключены информационные входы дискриминатора дальности, блока захвата и сопровождения частоты и блока обнаружения и выбора объекта сопровождения, вход сигналов текущего углового положения антенны которого соединен с соответствующим выходом приемопередающего устройства, соответствующие информационные выходы блока обнаружения и выбора объекта сопровождения соединены с входами записи регистра угла и регистра дальности и с первым входом коммутатора сигналов управления приводом, а выход сигнала окончания обзора соединен с управляющими входами коммутатора сигналов управления приводом, регистра угла, регистра дальности и блока захвата и сопровождения частоты, кроме этого, содержащую генератор кодов, выход которого соединен с кодовыми входами приемопередающего устройства и блока цифровых согласованных фильтров, угловой дискриминатор, преобразователь кода во временной интервал, выход которого соединен с входами синхронизации углового дискриминатора, дискриминатора дальности и блока захвата и сопровождения частоты, а вход подключен к выходу первого сумматора, первый вход которого соединен с выходом регистра дальности, кроме этого, содержащую второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом регистра угла, а выход соединен со вторым входом коммутатора сигналов управления приводом, выход которого соединен с соответствующим входом приемопередающего устройства, и синхронизатор, к первому выходу - запускающих импульсов с частотой зондирования - которого подключены входы запуска генератора кодов, приемопередающего устройства, блока обнаружения и выбора объекта сопровождения и преобразователя кода во временной интервал, а ко второму выходу - синхронизирующих импульсов с частотой квантования принимаемых сигналов - подключены входы синхронизации приемопередающего устройства и блока обнаружения и выбора объекта сопровождения, дополнительно введены регистр координат компактной группы объектов, регистр порядкового номера объекта назначения в группе и регистр тестового угла маневрирования, подключенные к интерфейсной магистрали информационного обмена с комплексом предстартовой подготовки, а также коммутатор, триггер, дешифратор порогового значения, третий, четвертый и пятый и шестой сумматоры, первый и второй мультиплексоры, первый и второй регистры, первый и второй блоки инверторов, блок вентилей, первый интегратор, вход которого подключен к выходу дискриминатора дальности, а выход - ко второму входу первого сумматора, и второй интегратор, вход которого подключен к выходу углового дискриминатора, при этом выход второго интегратора непосредственно соединен со вторыми входами второго и четвертого сумматоров, а также через второй блок инверторов соединен с входом записи второго регистра, выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора, первый и второй входы коммутатора соединены соответственно с выходом сигналов суммарного канала блока цифровых согласованных фильтров и выходом блока захвата и сопровождения частоты, выход коммутатора соединен со вторым входом углового дискриминатора, первый вход которого соединен с выходом сигналов разностного канала блока цифровых согласованных фильтров, а управляющий вход коммутатора, соединенный с управляющими входами углового дискриминатора и второго мультиплексора, подключен к выходу триггера, вход которого, а также установочные синхровходы первого регистра, второго регистра и установочный вход блока захвата и сопровождения частоты подключены к выходу дешифратора порогового значения, первый вход третьего сумматора подключен к выходу сигналов текущего углового положения антенны приемопередающего устройства, второй его вход через блок вентилей соединен с выходом регистра значений тестового угла маневрирования, а выход третьего сумматора соединен с входом дешифратора порогового значения и с первым входом второго мультиплексора, при этом выход регистра порядкового номера объекта назначения в группе соединен с соответствующим входом блока захвата и сопровождения частоты, а выход регистра координат компактной группы объектов соединен с соответствующим входом блока обнаружения и выбора объекта сопровождения, к выходу которого по сигналу окончания обзора подключены управляющие входы блока вентилей и первого мультиплексора, выход первого мультиплексора образует выход СОСН по сигналу управления рулевыми агрегатами беспилотного летательного аппарата (БПЛА), первый его вход образует вход СОСН для приема сигналов управления рулевыми агрегатами, формируемых системой управления движением (СУД) БПЛА, а второй вход соединен с выходом второго мультиплексора, первый вход которого подключен к выходу шестого сумматора, входы шестого сумматора соединены с выходами четвертого и пятого сумматоров, второй вход пятого сумматора соединен с выходом первого регистра, а его первый вход, соединенный через первый блок инверторов с входом записи первого регистра, образует вход СОСН для приема сигналов текущего угла движения БПЛА, формируемых СУД БПЛА, кроме этого, управляющий вход блока доплеровских коммутаторов образует вход СОСН для приема сигналов текущей скорости БПЛА, формируемых СУД БПЛА, а входы начальной установки триггера и блока обнаружения и выбора объекта сопровождения, соединенные с входом включения приемопередающего устройства, образуют вход разовых команд СОСН, на который подается команда включения СОСН, формируемая СУД БПЛА.
Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием и чертежами, на которых представлены:
фиг.1 - структурная схема моноимпульсной радиолокационной системы обнаружения и самонаведения;
фиг.2 - структурная схема блока обнаружения и выбора объекта сопровождения;
фиг.3 - структурная схема блока захвата и сопровождения частоты.
На фиг.1 структурной схемы моноимпульсной радиолокационной СОСН приняты следующие обозначения:
1 - интерфейсная магистраль информационного обмена с комплексом предстартовой подготовки,
2 - система управления движением БПЛА, схема реализации которой известна, например, из описания изобретения к патенту РФ №2290681 (фиг.1);
3 - приемопередающее устройство, содержащее антенну с управляемым приводом и датчиком текущего углового положения антенны, передатчик, формирующий импульсный фазоманипулированный зондирующий сигнал, и приемник с выходным блоком квадратурных фазовых детекторов и амплитудно-временных квантователей сигналов суммарного и разностного канала, на выходе которого формируются бинарно- квантованные квадратурные составляющие сигналов суммарного и разностного каналов. Схема реализации приемопередающего устройства известна и приведена, например, на фиг.1 описания изобретения к патенту РФ №2309430;
4 - регистр координат компактной группы объектов,
5 - регистр порядкового номера объекта назначения в группе,
6 - регистр значений тестового угла маневрирования БПЛА,
7 - вычислитель параметров корректировки траектории,
8 - формирователь координат, осевых углов и скорости БПЛА,
9 - инерциальный блок,
10 - блок датчиков угловых скоростей,
11 - первый мультиплексор,
12 - преобразователь информации,
13 - блок рулевых агрегатов,
14 - дешифратор разовых команд,
15 - синхронизатор,
16 - генератор кодов,
17 - блок доплеровских коммутаторов, структурная схема которых известна, например, из описания изобретения к патенту РФ №2309430 (фиг.2);
18 - блок цифровых согласованных фильтров (ЦСФ) сигналов суммарного и разностного каналов (далее по тексту - блок цифровых согласованных фильтров);
19 - блок обнаружения и выбора объекта сопровождения (БОВО), структурная схема которого приведена на фиг.2,
20 - коммутатор сигналов управления приводом,
21 - регистр угла,
22 - регистр дальности,
23 - первый сумматор,
24 - второй сумматор,
25 - первый интегратор,
26 - дискриминатор дальности,
27 - преобразователь кода во временной интервал,
28 - угловой дискриминатор,
29 - второй интегратор,
30 - блок вентилей,
31 - третий сумматор,
32 - второй мультиплексор,
33 - дешифратор порогового значения,
34 - триггер,
35 - первый регистр,
36 - второй регистр,
37 - первый блок инверторов,
38 - второй блок инверторов,
39 - блок захвата и сопровождения частоты, структурная схема которого приведена на фиг.3,
40 - коммутатор,
41 - четвертый сумматор,
42 - пятый сумматор,
43 - шестой сумматор,
44 - блок памяти параметров маршрута.
Т
Согласно структурной схеме фиг.1 к интерфейсной магистрали 1 информационного обмена с комплексом предстартовой подготовки подключены регистр 4 координат компактной группы объектов (включающей объект назначения), регистр 5 порядкового номера объекта назначения в группе, регистр тестового угла ψ маневрирования, входящие в состав СОСН БПЛА, а также блок 44 памяти параметров маршрута, входящий в состав системы 2 управления движением БПЛА.
Кроме блока 44 памяти параметров маршрута в систему 2 управления движением входят блок 13 рулевых агрегатов, управляющие входы которого соединены с выходами преобразователя 12 информации, инерциальный блок 9 и блок 10 датчиков угловых скоростей, выходы которых подключены к информационным входам формирователя 8 текущих координат, углов и скорости БПЛА, дешифратор 14 разовых команд, входы которого подключены к выходу блока 44 памяти параметров маршрута и к выходу формирователя 8 координат, осевых углов и скорости БПЛА, а также вычислитель 7 параметров корректировки траектории, входы которого соединены с выходами формирователя 8 и блока 44 памяти параметров маршрута. Выход вычислителя 7 соединен с первым входом мультиплексора 11, выход которого, образующий выход СОСН по сигналу управления рулевыми агрегатами, соединен с первым входом преобразователя 12 информации, второй вход которого соединен с выходами блока 10 датчиков угловых скоростей (для простоты обозначены одной линией связи).
Выход дешифратора 14 разовых команд, на котором формируется команда включения СОСН, соединен с входом разовых команд СОСН, к которому подключены входы начальной установки триггера 34 и блока 19 обнаружения и выбора объекта сопровождения и вход включения приемопередающего устройства 3, которым является управляющий вход высоковольтного источника питания передатчика. (Схема распределения электропитания СОСН не имеет непосредственного отношения к рассматриваемому изобретению и для простоты не приводится.)
VБПЛА
БПЛА
К информационным выходам приемопередающего устройства 3, на которых формируются бинарно-квантованные квадратурные составляющие сигналов фазовых детекторов суммарного и разностного каналов (ФДΣ, ФДΔ), подключены входы блока 17 доплеровских коммутаторов, управляющий вход которого по сигналу текущей скорости БПЛА (в виде кода доплеровской частоты f), образующий одноименный вход СОСН, соединен с соответствующим выходом формирователя 8 текущих координат, осевых углов и скорости БПЛА, выход которого по сигналу текущего угла ψ движения БПЛА соединен с первым входом пятого сумматора 42 и через первый блок 37 инверторов - с входом записи первого регистра 35, выход которого соединен со вторым входом сумматора 42.
Выходы блока 17 доплеровских коммутаторов соединены с информационными входами блока 18 цифровых согласованных фильтров, кодовый вход которого и кодовый вход приемопередающего устройства 3 подключены к выходу генератора 16 кодов.
А
К выходу сигналов суммарного канала (Σ) блока 18 цифровых согласованных фильтров подключены информационные входы дискриминатора 26 дальности и блока 39 захвата и сопровождения частоты, а также первый информационный вход блока 19 обнаружения и выбора объекта сопровождения, второй информационный вход которого подключен к выходу приемопередающего устройства 3 по сигналу текущего углового положения антенны (ψ), а третий (координатный) - к выходу регистра 4 координат компактной группы объектов.
К выходу сигналов разностного канала (Δ) блока цифровых согласованных фильтров подключен первый вход углового дискриминатора 28, второй вход которого через один вход коммутатора 40 соединен с выходом сигналов суммарного канала блока 18 цифровых согласованных фильтров, а через другой вход коммутатора 40 - с выходом блока 39 захвата и сопровождения частоты.
Первый информационный выход БОВО 19 соединен с входом записи регистра 22 дальности, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 23, второй вход которого соединен с выходом интегратора 25 отклонения (первого интегратора), подключенного к выходу дискриминатора 26 дальности.
Второй информационный выход БОВО 19 соединен с входом записи регистра 21 угла, выход которого подключен к первому входу второго сумматора 24, а третий информационный выход БОВО 19 соединен с первым входом коммутатора 20 сигналов управления приводом, второй вход которого подключен к выходу второго сумматора 24, а выход соединен с входом управления приводом антенны приемопередающего устройства 3.
К выходу сигнала окончания обзора БОВО 19 подключены управляющие входы регистров 21, 22 угла и дальности, коммутатора 20 сигналов управления приводом, блока 39 захвата и сопровождения частоты, блока 30 вентилей и первого мультиплексора 11, второй вход которого соединен с выходом второго мультиплексора 32. Первый вход мультиплексора 32 и вход дешифратора 33 порогового значения соединены с выходом третьего сумматора 31, первый вход которого подключен к выходу сигналов текущего углового положения антенны приемопередающего устройства 3, а второй вход через блок 30 вентилей соединен с выходом регистра 6 значений тестового угла маневрирования БПЛА.
К первому и второму выходам синхронизатора 15, на которых формируются соответственно запускающие импульсы с частотой зондирования и синхронизирующие импульсы с частотой квантования, подключены входы запуска и синхронизации приемопередающего устройства 3, БОВО 19 и генератора 16 кодов.
К выходу запускающих импульсов синхронизатора 15 подключен также вход запуска преобразователя 27 кода во временной интервал, вход которого соединен с выходом первого сумматора 23, а выход соединен с входами синхронизации дискриминатора 26 дальности, блока 39 захвата и сопровождения частоты и углового дискриминатора 28.
Выход углового дискриминатора 28 соединен с входом второго интегратора 29, к выходу которого непосредственно подключены второй вход второго сумматора 24 и второй вход четвертого сумматора 41, первый вход которого соединен с выходом второго регистра 36, а вход записи второго регистра 36 через второй блок 38 инверторов соединен с выходом интегратора 29.
Выход четвертого сумматора 41 подключен к первому входу шестого сумматора 43, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора 42, а выход соединен со вторым входом второго мультиплексора 32. Управляющий вход мультиплексора 32, а также управляющие входы коммутатора 40 и углового дискриминатора 28 соединены с выходом триггера 34, вход которого соединен с выходом дешифратора 33 порогового значения, к которому подключены также установочные синхровходы первого и второго регистров 35, 36 и установочный (импульсный) вход блока 39 захвата и сопровождения частоты, соответствующий управляющий вход которого соединен с выходом регистра 5 порядкового номера объекта назначения в группе.
На фиг.2 структурной схемы блока 19 обнаружения и выбора объекта сопровождения приняты следующие обозначения:
45 - блок объединения квадратур,
46 - пороговый блок,
47 - сдвиговый регистр,
48 - элемент задержки,
49 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ),
50 - счетчик дальности,
51 - ОЗУ наличия объекта (цели),
52 - ОЗУ интенсивности объекта,
53 - ОЗУ начального угла объекта,
54 - блок памяти дальности,
55 - элемент задержки,
56 - сумматор единичных разрядов,
57 - пороговый блок,
58 - элемент И,
59 - инвертор,
60 - блок сравнения,
61, 62 - элементы И,
63 - инвертор,
64 - блок памяти интенсивности,
65 - блок сравнения,
66 - полусумматор,
67 - блок памяти угла,
68, 69 - элементы И,
70 - сумматор,
71 - блок инверторов,
72 - вычислитель расстояния,
73 - сумматор,
74 - блок инверторов,
75 - блок памяти ΔR,
76 - блок инверторов,
77 - сумматор,
78 - пороговый блок с высоким порогом,
79 - пороговый блок с низким порогом,
80 - элемент ИЛИ,
81 - инвертор,
82 - счетчик,
83 - дешифратор конечного кода.
Согласно фиг.2 первым информационным входом БОВО 19 является вход блока 45 объединения квадратур, к выходу которого подключен вход порогового блока 46. Выход порогового блока соединен с входом первого разряда сдвигового регистра 47, входы остальных разрядов которого соединены с выходами ОЗУ 49.
К входу синхронизации БОВО подключены вход элемента 48 задержки, а также входы синхронизации сдвигового регистра 47 и счетчика 50 дальности, обнуляющий вход которого и счетный вход счетчика 82 соединены с входом запуска БОВО 19.
Выход счетчика 82 соединен с дешифратором 83 конечного кода, выход которого образует выход сигнала окончания обзора БОВО 19, а выход счетчика 82 образует также третий информационный выход БОВО 19 по сигналу управления приводом антенны.
К выходу счетчика 50 дальности подключены адресные входы ОЗУ 49, ОЗУ 51 наличия объекта, ОЗУ 52 интенсивности объекта, ОЗУ 53 начального угла объекта, блока 54 памяти дальности, а также первый вход сумматора 73 и второй вход вычислителя 72 расстояния, первый вход которого соединен с выходом сумматора 70, а третий - с выходом сумматора 73. Второй вход сумматора 73 через блок 74 инверторов соединен с третьим информационным (координатным) входом БОВО 19, к которому через блок 71 инверторов подключен также второй вход сумматора 70, первый вход которого соединен с выходом полусумматора 66.
А
К выходу полусумматора 66 подключен также вход блока 67 памяти угла, выход которого образует второй информационный выход БОВО 19. Второй вход полусумматора 66 соединен с выходом ОЗУ 53 начального угла объекта, а его первый вход и вход ОЗУ 53 соединены со вторым информационным входом БОВО 19 (по сигналу ψ текущего углового положения антенны).
Выход сдвигового регистра 47 соединен с входом ОЗУ 49 и входом сумматора 56 единичных разрядов, к выходу которого подключены пороговый блок 57, вход ОЗУ 52 интенсивности объекта и первый вход блока 60 сравнения, второй вход которого соединен с выходом ОЗУ 52 интенсивности объекта, к которому подключены также первый вход блока 65 сравнения и вход блока 64 памяти интенсивности, выход которого соединен со вторым входом блока 65 сравнения.
Вход ОЗУ 51 наличия объекта соединен с выходом порогового блока 57, а его выход соединен с первым входом элемента И 62 и через инвертор 59 - с первым входом элемента И 58, второй вход которого соединен с выходом порогового блока 57, к которому также непосредственно подключен второй вход элемента И 61 и, через инвертор 63 подключен второй вход элемента И 62. Первый вход элемента И 61 соединен с выходом блока 60 сравнения, а его выход соединен с входом синхронизации ОЗУ 52 начального угла объекта.
Выход элемента И 58 подключен к входу синхронизации ОЗУ 53 начального угла объекта, а его вход синхронизации, а также вход синхронизации элемента и 62 и вход элемента 55 задержки подключены к выходу элемента 48 задержки. К выходу элемента 55 задержки подключены входы синхронизации ОЗУ 49, ОЗУ 51 наличия объекта и элемента И61.
Выход вычислителя 72 расстояния соединен с входом блока 75 памяти и через блок 76 инверторов - с первым входом сумматора 77, второй вход которого соединен с выходом блока 75 памяти, вход начальной установки которого образует вход начальной установки БОВО 19. К выходу сумматора 77 подключены входы порогового блока 78 с высоким порогом и порогового блока 79 с низким порогом. Выход порогового блока 79 подключен к третьему входу элемента И 68, четвертый вход которого через инвертор 81 соединен с выходом порогового блока 78, а второй вход соединен с выходом блока 65 сравнения. Первые входы элементов И 68 и 69 соединены с выходом элемента И 62. Второй вход элемента И 69 соединен с выходом порогового блока 78, а выходы элементов И 68, 69 подключены к входам элемента ИЛИ 80.
Выход элемента ИЛИ 80 соединен с входами синхронизации блока 75 памяти, блока 67 памяти угла, блока 64 памяти интенсивности и блока 54 памяти дальности, выход которого образует первый информационный выход БОВО 19.
На фиг.3 блока 39 захвата и сопровождения частоты приняты следующие обозначения:
84 - триггер,
85 - вентиль,
1
N
86, …, 86 - фильтры доплеровской частоты с 1-го по N-й,
1
N
87, …, 87 - генераторы доплеровской частоты с 1-го по N-й,
1
N
88, …, 88 - кодовые шины частоты с 1-й по N-ю,
89 - коммутатор,
90, 91 -счетчики,
92 - триггер,
93 - вентиль,
94 - задающий генератор,
95 - пороговый блок,
96 - блок сравнения,
97 - частотный детектор.
1
N
1
N
1
N
1
N
Согласно фиг.3 к информационному входу блока 39 захвата и сопровождения частоты, на который поступают синусная и косинусная составляющие (для простоты, как на фиг.1, обозначены одной линией связи) сигнала суммарного канала блока 18 цифровых согласованных фильтров, подключены информационные входы гребенки фильтров 86, …, 86 доплеровской частоты и частотного дискриминатора 97. Частотные входы соответствующих фильтров 86, …, 86 гребенки соединены с выходами синусных и косинусных составляющих сигналов, формируемых соответствующими генераторами 87, …, 87 доплеровской частоты, кодовые входы которых соединены с соответствующими кодовыми шинами 88, …, 88.
1
N
Входы синхронизации фильтров 86, …, 86 доплеровской частоты и частотного дискриминатора 97 соединены с выходом вентиля 85, вход которого соединен с входом синхронизации блока 39, подключенным к выходу преобразователя 27 кода во временной интервал. Управляющий вход вентиля 85 соединен с выходом триггера 84, вход которого соединен с входом блока 39 по сигналу окончания обзора, поступающему из БОВО 19.
К установочному (импульсному) входу блока 39, соединенному с выходом дешифратора 33 порога, подключены вход триггера 92 и обнуляющие входы счетчиков 90, 91.
1
N
Выход триггера 92 соединен с управляющим входом вентиля 93, вход которого подключен к выходу задающего генератора 94, а выход соединен со счетным входом счетчика 90, к выходу которого подключены управляющие входы частотного дискриминатора 97 и коммутатора 89. Соответствующие входы коммутатора 89 соединены с выходами фильтров 86, …, 86 доплеровской частоты, а выход коммутатора 89 соединен с входом порогового блока 95. К выходу порогового блока 95 подключен счетный вход счетчика 91, выход которого соединен с первым входом блока 96 сравнения, на второй вход которого через второй управляющий вход блока 39 подается код номера объекта назначения, поступающий из регистра 5 порядкового номера объекта назначения в группе.
К выходу блока 96 сравнения подключены обнуляющий вход триггера 92 и импульсный вход частотного дискриминатора 97, выход которого образует выход блока 30 захвата и сопровождения частоты.
Моноимпульсная радиолокационная система обнаружения и самонаведения работает следующим образом.
В ходе предстартовой подготовки БПЛА из комплекса предстартовой подготовки по интерфейсной магистрали 1 информационного обмена в СОСН вводится полетное задание, в частности:
- в блок 44 памяти параметров маршрута системы 2 управления движением вводятся координаты места старта и осевые направления старта БПЛА, основные параметры маршрута (скорость, высота, курсовой угол, углы тангажа и крена на различных участках маршрута БПЛА, а также дальность, на которой включается приемопередающее устройство 3 СОСН);
- в регистр 4 координат вводятся полярные координаты (угол ψ и дальность D) компактной группы объектов, содержащей в своем составе объект назначения в момент включения приемопередающего устройства 3;
- в регистр 5 вводится порядковый номер объекта назначения в группе;
- в регистр 6 вводится значение тестового угла маневрирования БПЛА.
После старта БПЛА на начальных участках маршрута управление его движением осуществляет система 2 управления движением, построенная по известной схеме и работающая следующим образом.
Основные данные полетного задания (параметры маршрута): скорость, высота, углы курса, крена и тангажа на различных участках маршрута из блока 44 памяти параметров маршрута передаются в вычислитель 7 текущих параметров корректировки траектории, на второй вход которого поступают текущие значения координат БПЛА и его осевых углов, вырабатываемые формирователем 8 текущих координат, осевых углов и скорости БПЛА по сигналам, поступающим в него из инерциального блока 9 и блока 10 датчиков угловых скоростей.
Вычислитель 7 текущих параметров корректировки траектории путем решения известных уравнений управления движением по курсу, крену, тангажу и высоте, основанной на сопоставлении данных полетного задания и текущих параметров движения, вырабатывает необходимые кодовые сигналы управления рулями, поступающие через первый вход мультиплексора 11 в преобразователь 12 информации, который, суммируя их с сигналами проекций угловой скорости разворота, поступающими из блока датчиков 10 угловых скоростей, формирует аналоговые сигналы углов закладки рулей, поступающие с выхода преобразователя 12 на вход блока 13 рулевых агрегатов.
Сигнал с выхода формирователя 8 текущих координат, осевых углов и скорости БПЛА поступает также на вход дешифратора 14 разовых команд, на второй вход которого из блока 44 памяти параметров маршрута поступает сигнал о дальности включения системы обнаружения и самонаведения. Дешифратор 14 по достижении заданной в полетном задании дальности срабатывает, производит начальную установку блока 19 обнаружения и выбора объекта сопровождения, устанавливает в исходное состояние триггер 34 и включает приемопередающее устройство 3, которое начинает функционировать в соответствии со своей известной логикой работы.
Возбудитель передатчика устройства 3 формирует сигнал несущей частоты, поступающий в фазовый манипулятор, сигнал гетеродинной частоты, поступающий в блок смесителей приемника, и опорный сигнал промежуточной частоты, поступающий на опорные входы блоков фазовых детекторов и амплитудных квантователей сигналов суммарного и разностного каналов приемника.
Синхронизатор 15 формирует запускающие импульсы с частотой зондирования и синхронизирующие импульсы с частотой квантования принимаемого сигнала. Запускающие импульсы поступают на вход импульсного модулятора передатчика устройства 3 и генератора 16 кодов, который формирует псевдослучайный двоичный код, поступающий на вход модуляции фазового манипулятора передатчика устройства 3. С выхода фазового манипулятора полученный при этом фазоманипулированный сигнал поступает на первый вход усилителя мощности, на второй вход которого поступает отпирающий импульс с импульсного модулятора. Выходной фазоманипулированный импульс с усилителя мощности через антенный переключатель и суммарный канал суммарно-разностного преобразователя поступает в антенну и излучается в пространство.
VБПЛА
Отраженный от объектов сигнал принимается антенной и через суммарно-разностный преобразователь поступает на усилитель приемника устройства 3, на выходе которого формируются бинарно-квантованные квадратурные сигналы суммарного и разностного каналов, поступающие на информационные входы блока 17 доплеровских коммутаторов. На управляющий вход блока 17 доплеровских коммутаторов поступает сигнал с выхода датчика скорости в формирователе 8, который интегрирует ускорения по продольной оси и формирует код f доплеровской частоты, пропорциональной скорости БПЛА.
В блоке 17 доплеровских коммутаторов с помощью входящих в него преобразователя кода доплеровской частоты, преобразователя код - временной интервал, дешифратора нулевого кода и счетчика формируются управляющие сигналы для мультиплексоров, на которые непосредственно и через инверторы подаются входные информационные сигналы. При этом на выходах мультиплексоров каждого из двух коммутаторов (суммарного и разностного каналов) блока 17 формируются по два сдвинутых по фазе на 90° сигнала, в которых скомпенсирован набег фазы за счет собственной скорости БПЛА.
Эти сигналы с выходов блока 17 доплеровских коммутаторов поступают на информационные входы блока 18 цифровых согласованных фильтров, содержащего два параллельно работающих цифровых согласованных фильтра (суммарного и разностного каналов), на кодовые входы которых в каждом интервале зондирования поступает и запоминается код фазовой манипуляции с выхода генератора 16 кодов.
В цифровых согласованных фильтрах блока 18 производится сжатие принимаемого сигнала путем вычисления корреляционной функции между принимаемым сигналом и кодом фазовой манипуляции зондирующего сигнала. При этом на выходах каждого из ЦСФ блока 18 в каждый текущий момент времени формируется комплексный сигнал, соответствующий текущему кванту дальности и содержащий два сжатых квадратурных сигнала (синусный и косинусный) соответственно суммарного и разностного каналов СОСН.
Комплексный выходной сигнал цифрового согласованного фильтра суммарного канала блока 18 поступает на первый информационный вход блока 19 обнаружения и выбора объекта сопровождения, которым является вход блока 45 объединения квадратур (см. фиг.2). В блоке 45 происходит объединение квадратур по правилу "корень из суммы квадратов", в результате чего выходной сигнал блока не зависит от начальной фазы принимаемого эхосигнала. Выходной сигнал блока 45 поступает в пороговый блок 46, в котором сравнивается с установленным пороговым сигналом, а затем сформированный на выходе блока 46 бинарный сигнал поступает на вход сдвигового регистра 47.
На синхронизирующий вход БОВО 19 поступает синхросигнал от синхронизатора 15, который в блоке 19 поступает на синхровход сдвигового регистра 47 и на элемент 48 задержки. При этом в первый разряд сдвигового регистра 47 записывается сигнал с выхода порогового блока 46, а в остальные разряды, начиная со второго, записывается со сдвигом сигнал, поступающий с выхода ОЗУ 49 из ячейки, адрес которой определяется сигналом текущей дальности, поступающим из счетчика 50 дальности.
На обнуляющий вход счетчика 50 дальности поступает и обнуляет его в начале каждого интервала зондирования запускающий импульс с синхронизатора 15, а на счетный вход счетчика 50 поступает синхронизирующий импульс с выхода синхронизатора 15, обеспечивая формирование в счетчике 50 кода текущего элемента дальности.
Указанный код текущего элемента дальности поступает также на адресные входы ОЗУ 51 наличия объекта, ОЗУ 52 интенсивности объекта, ОЗУ 53 начального угла объекта и на вход записи блока 54 дальности выбранного объекта. Сигнал с выхода сдвигового регистра 47 поступает на вход ОЗУ 49 и записывается в него синхроимпульсом синхронизатора 15, прошедшим элементы 48, 55 задержки.
Таким образом, после определенного количества интервалов зондирования в ячейках ОЗУ 49 формируется пачка единичных сигналов, соответствующая пачке отраженных импульсов от объекта, или шумовая совокупность случайных единичных сигналов на фоне большого количества нулевых разрядов.
Сигнал с выхода сдвигового регистра 47 поступает также на вход сумматора 56 единичных разрядов, на выходе которого при этом формируется код, равный количеству единичных разрядов в выходном сигнале регистра 47 сдвига. Выходной сигнал сумматора 56 поступает на пороговый блок 57, где сравнивается с заданным порогом обнаружения объекта по логике K из N, где K - число единичных разрядов в регистре 47, а N - общее число разрядов в нем.
А
В случае превышения указанного порога, что соответствует обнаружению объекта в текущем элементе дальности, единичный выходной сигнал порогового блока 57 записывается в ОЗУ 51 наличия обнаружения объекта и поступает на один из входов элемента И 58, на другой вход которого через инвертор 59 поступает сигнал из ОЗУ 51. Если в предыдущем интервале зондирования в ячейку ОЗУ 51 был записан нулевой сигнал, свидетельствовавший об отсутствии обнаружения, то единичный выходной сигнал инвертора 59 совпадает с единичным выходным сигналом порогового блока 57, что свидетельствует о начале пачки отраженных от объекта импульсов. В этом случае через элемент И 58 проходит синхроимпульс с выхода элемента 48 задержки, который поступает на вход синхронизации ОЗУ 53 начального угла объекта и записывает в его ячейку, соответствующую текущему элементу дальности, код ψ угла начала пачки импульсов от объекта, поступающий на второй информационный вход БОВО 10 от датчика углового положения антенны приемопередающего устройства 3.
Выходной сигнал сумматора 56 единичных разрядов, характеризующий интенсивность объекта в текущем элементе дальности, поступает также на вход ОЗУ 52 интенсивности объекта и на первый вход блока 60 сравнения, на второй вход которого поступает из ОЗУ 52 сигнал интенсивности объекта для текущего элемента дальности, записанный в него в предыдущем интервале зондирования. Если сигнал сумматора 56 превышает сигнал ОЗУ 52, то на выходе блока 60 сравнения формируется единичный сигнал, который поступает на элемент И 61, на другой вход которого поступает выходной сигнал порогового блока 57. В случае, если этот сигнал единичный, что свидетельствует об обнаружении объекта, то через элемент И 61 проходит синхроимпульс с выхода элемента 55 задержки и записывает интенсивность объекта в ОЗУ 52 интенсивности объекта.
В результате многократного повторения изложенных операций в ОЗУ 52 заносится максимальная интенсивность объектов для каждого элемента дальности. В случае, когда в текущем зондировании с порогового блока 57 поступает нулевой сигнал, свидетельствующий об отсутствии обнаружения, а из ОЗУ 51 наличия цели - единичный сигнал, свидетельствующий о наличии обнаружения в предыдущем интервале зондирования, то такое сочетание сигналов свидетельствует о конце пачки в текущем элементе дальности. При этом на входы элемента И 62 поступают два единичных сигнала от ОЗУ 51 и от блока 57 (через инвертор 63), в результате чего синхросигнал с выхода элемента 48 проходит через элемент И 62 и поступает на входы элементов И 68, 69 в момент окончания пачки импульсов в текущем элементе дальности.
В это же время сигнал максимальной интенсивности объекта для текущего элемента дальности из ОЗУ 52 поступает на вход блока 64 памяти интенсивности выбранного объекта и на первый вход блока 65 сравнения. На второй вход блока 65 сравнения поступает сигнал из блока 64 памяти интенсивности, обнуленный при включении приемопередающего устройства 3. В том случае, когда текущий сигнал интенсивности из ОЗУ 52 превышает сигнал интенсивности, записанный в блок 64 памяти ранее, на выходе блока 65 сравнения формируется единичный сигнал, который поступает на второй вход элемента И 68, подготавливая его к выполнению своих логических функций по выбору объекта назначения, т.к. в указанный момент обнаружения пачки отраженных импульсов обнаруженный объект (или группа объектов) является кандидатом для выбора объекта назначения.
A
Текущее значение угла ψ поворота антенны из приемопередающего устройства 3 поступает через второй информационный вход БОВО 19 также на полусумматор 66, на второй вход которого поступает код угла начала пачки импульсов от объекта для текущего элемента дальности из ОЗУ 53. На выходе полусумматора 66 при этом формируется сигнал полусуммы угловых положений антенны, соответствующих началу пачки отраженных импульсов и текущему моменту времени. В момент формирования импульса на выходе элемента И 62 (конец пачки импульсов от объекта) сигнал на выходе полусумматора 66 равен полусумме координат начала и конца пачки отраженных от объекта импульсов, что соответствует угловым координатам объекта. Этот сигнал поступает на вход блока 67 памяти угла выбранного объекта назначения и на вход сумматора 70, на второй вход которого через блок 71 инверторов с третьего (координатного) входа БОВО поступает сигнал угла уставки из регистра 4 координат компактной группы объектов.
ψ
D
При этом на выходе сумматора формируется сигнал разности Δ между углом уставки полетного задания и углом обнаруженного объекта, который поступает на вычислитель 72 расстояния ΔR обнаруженного объекта от точки уставки. На второй вход вычислителя 72 поступает сигнал текущей дальности D обнаруженного объекта из счетчика 50. Указанный сигнал поступает также на вход сумматора 73, на второй вход которого через блок 74 инверторов с координатного входа БОВО 19 поступает сигнал дальности уставки, который записан в регистре 4 координат компактной группы объектов. При этом на выходе сумматора 73 формируется сигнал разности Δ между дальностью уставки полетного задания и дальностью обнаруженного объекта, который поступает на третий вход вычислителя расстояния. Вычислитель 72, выполненный в виде постоянного запоминающего устройства, формирует на своем выходе код сигнала, удовлетворяющего соотношению:
Указанный сигнал с выхода вычислителя 72 поступает на вход блока 75 памяти, в который сигналом начальной установки, поступающим из дешифратора 14 разовых команд, записывается максимально возможный код, а также поступает на первый вход сумматора 77 через блок 76 инверторов. На второй вход сумматора 77 подается сигнал расстояния ΔR из блока 75 памяти, записанный в него ранее. При этом на выходе сумматора 77 формируется сигнал разности расстояния до точки уставки, записанного в блок 75 ранее, и расстояния обнаруженного объекта.
Если обнаруженный объект находится ближе к точке уставки, чем расстояние, записанное в блок 75 ранее, то на выходе сумматора 77 формируется положительный сигнал, поступающий на пороговый блок 78 с высоким порогом и пороговый блок 79 с низким порогом. В случае, если превышен высокий порог, означающем, что вновь обнаруженный объект ближе к точке уставки, то на выходе блока 78 формируется единичный сигнал, поступающий на второй вход элемента И 69, с выхода которого единичный импульс через элемент ИЛИ 80 проходит на входы синхронизации блоков 54, 64, 67 и 75 памяти, записывая в них параметры выбранного объекта, соответственно дальность, интенсивность, угол и расстояние до точки уставки.
Если же сигнал сумматора 77 меньше высокого порога порового блока 78, но больше низкого порога блока 79, что означает примерное равенство расстояний до точки уставки обнаруженного вновь объекта и записанного ранее в блок 75 в пределах точности измерений, то единичный сигнал с выхода порогового блока 79 поступает на третий вход элемента И 68, а нулевой сигнал с выхода порогового блока 78 поступает на четвертый вход элемента И 68 через инвертор 81. При этом выходной сигнал элемента И 68 определяется значением выходного сигнала блока 65 сравнения интенсивностей. В случае, если интенсивность вновь обнаруженного объекта выше интенсивности, записанной ранее в блок 64 памяти интенсивности, то на выходе элемента И 68 формируется единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 80 записывает параметры вновь обнаруженного объекта в те же блоки 54, 64, 67 и 75 памяти.
Таким образом, после многократного повторения вышеизложенных операций в блоке 54 памяти дальности и блоке 67 памяти угла, выходы которых образуют первый и второй информационные выходы БОВО 19, формируются сигналы дальности и угла объекта, наиболее близкого к точке указания, записанной в полетном задании, или, при наличии нескольких одинаково близких объектов, - наиболее интенсивного из них.
А
Импульсы запуска от синхронизатора 15 поступают также на счетчик 82, формирующий сигнал управления антенной, который с третьего выхода БОВО 19 поступает на первый вход коммутатора 20 сигналов управления приводом, проходит на его выход и поступает на привод антенны приемопередающего устройства 3, который через кинематическую связь поворачивает антенну на угол, пропорциональный поступающему коду. Привод связан второй кинематической связью с датчиком углового положения антенны, на выходе которого при повороте антенны формируется код текущего углового положения антенны (сигнал ψ), поступающий, как было рассмотрено выше, на второй информационный вход БОВО 19.
Одновременно сигнал с выхода счетчика 82 поступает на дешифратор 83 конечного кода. При достижении на счетчике 82 соответствующего кода дешифратор 83 срабатывает и формирует управляющий сигнал окончания обзора, поступающий на управляющие входы регистров 21, 22 угла и дальности и записывающий в них данные, сформированные в блоке 67 памяти угла и блоке 54 памяти дальности БОВО 19.
Импульс окончания обзора поступает также на управляющий вход коммутатора 20 сигналов управления приводом, переключая его в положение пропускания на выход сигнала со своего второго входа, подключенного к выходу второго сумматора 24.
Сигнал с выхода регистра 22 дальности подается на первый вход первого сумматора 23, на второй вход которого поступает сигнал интегратора 25 отклонения, интегрирующего отклонения (рассогласования) дискриминатора 26 дальности, который перед началом работы имеет нулевой выходной сигнал. При этом на выходе сумматора 23 формируется сигнал, равный коду дальности обнаруженного объекта или группы объектов, который поступает на вход преобразователя 27 кода во временной интервал (ПКВ), на вход запуска которого из синхронизатора 15 поступает запускающий импульс в каждом зондировании. ПКВ 27 формирует на своем выходе импульсы, задержанные относительно зондирующего импульса СОСН на интервал времени, который соответствует дальности до обнаруженного объекта или группы объектов.
Импульс окончания обзора с выхода БОВО 19 поступает также на управляющий вход первого мультиплексора 11, переключая его в положение пропускания на выход сигналов со своего второго входа, соединенного с выходом второго мультиплексора 32, что означает переключение блока 13 рулевых агрегатов на управление сигналами, формируемыми контурами сопровождения обнаруженного БОВО 19 объекта, которое осуществляется следующим образом.
Выходной импульс ПКВ 27 поступает на вход синхронизации углового дискриминатора 28, на второй информационный вход которого через коммутатор 40 поступает выходной сигнал цифрового согласованного фильтра сигналов суммарного канала блока 18 ЦСФ, а на первый информационный вход непосредственно поступает выходной сигнал разностного канала блока 18 ЦСФ. При этом на выходе углового дискриминатора 28 известным (некогерентным) способом формируется сигнал мгновенного (моноимпульсного) углового рассогласования между сжатыми в ЦСФ блока 18 импульсами суммарного и разностного каналов приемопередающего устройства.
Сигнал с выхода углового дискриминатора 28 поступает в интегратор 29, с выхода которого проинтегрированный сигнал поступает на второй вход сумматора 24, в котором складывается с записанным в регистр 21 углом обнаруженного объекта. Выходной сигнал сумматора 24 через коммутатор 20 поступает на управляющий вход привода антенны приемопередающего устройства 3, обеспечивая сопровождение выбранного объекта. Уточненное значение угла визирования сопровождаемого объекта (или компактной группы сопровождаемых объектов) с выхода углового датчика антенного привода устройства 3 поступает в БОВО 19.
T
A
Импульс окончания обзора, формируемый БОВО 19, открывает также блок 30 вентилей, через который после этого на первый вход третьего сумматора 31 поступает значение тестового угла маневрирования БПЛА ψ из регистра 6. На второй вход сумматора 31 поступает сигнал ψ текущего значения углового положения антенны из приемопередающего устройства 3. Выходное значение алгебраической суммы указанных сигналов с выхода сумматора 31 в виде сигнала корректировки положения рулей проходит через первый вход на выход второго мультиплексора 32, с него - на второй вход первого мультиплексора 11, с выхода которого поступает в преобразователь информации, формирующий аналоговые сигналы углов закладки рулей, обеспечивая, таким образом, постепенное отклонение БПЛА в сторону, определяемую знаком тестового угла маневрирования, хранящегося в регистре 6.
А
При этом благодаря тому, что в системе замкнут контур углового сопровождения через угловой дискриминатор 28, выходной сигнал последнего изменяет угол отклонения антенны приемопередающего устройства 3 в сторону, противоположную направлению разворота БПЛА. Далее выходной сигнал сумматора 31, в котором суммируются значения тестового угла маневрирования и угла ψ визирования объекта антенной, постепенно уменьшается, обеспечивая соответствующую реакцию блока 13 рулевых агрегатов и уменьшая скорость углового разворота БПЛА.
А
Т
БПЛА
Сигнал с выхода сумматора 31 поступает также на вход дешифратора 33 порогового значения. Когда угол ψ антенны (относительно корпуса БПЛА) станет близким по величине и обратным по знаку тестовому углу ψ, что означает разворот БПЛА на угол, обеспечивающий примерное равенство угла визирования объекта величине тестового угла маневрирования, сигнал на выходе сумматора 31 уменьшается и достигает порогового значения, установленного в дешифраторе 33. Дешифратор 33 порогового значения срабатывает, и его выходной импульс поступает на установочные синхровходы триггера 34 и регистров 35 и 36. При этом триггер 34 переходит в единичное состояние, переключая СОСН в режим компенсации малых отклонений с упреждением, в регистр 35 записывается текущий угол ψ движения БПЛА, поступающий с углового выхода формирователя 8 через блок 37 инверторов, изменяющий знак угла движения БПЛА на противоположный, а в регистр 36 через блок 38 инверторов, изменяющий знак угла на противоположный, записывается текущее значение угла рассогласования с выхода интегратора 29.
Выходной сигнал триггера 34 поступает на управляющие входы коммутатора 40 и мультиплексора 32, устанавливая их в положение пропускания на выход сигнала со своего второго входа, а также на управляющий вход углового дискриминатора 28, изменяя режим его работы с некогерентного на когерентный.
Импульс окончания обзора, сформированный в блоке 19 обнаружения и выбора объекта сопровождения, как было изложено выше, поступает в блок 39 захвата и сопровождения по частоте, на синхровход которого поступает импульс, сформированный преобразователем 27 кода во временной интервал, а на информационный вход блока 39 поступает выходной сигнал суммарного канала блока 18 ЦСФ.
В блоке 39 захвата и сопровождения частоты производится анализ спектра сигнала, поступающего из блока 18 ЦСФ в момент времени, соответствующий импульсу из ПКВ 27 и соответственно сопровождаемой группе объектов.
Блок 39 захвата и сопровождения частоты работает следующим образом (см. фиг.3).
1
N
Импульс окончания обзора, поступающий из БОВО 19, запоминается в триггере 84, который открывает вентиль 85. При этом импульсы из преобразователя 27 кода во временной интервал проходят через вентиль 85 на синхровходы гребенки фильтров 86, …, 86 доплеровской частоты, количество которых соответствует их номерам от 1 до N и перекрывает диапазон доплеровских частот, соответствующий ширине диаграммы направленности антенны устройства 3, в пределах которой размещается компактная группа неразрешаемых объектов.
1
N
1
N
1
N
На информационные входы фильтров 86, …, 86 доплеровской частоты поступает комплексный сигнал суммарного канала блока 18 ЦСФ, включающий две квадратурные составляющие. На опорные (частотные) входы фильтров поступают сигналы с генераторов 87, …, 87 доплеровской частоты, которые известным образом формируют сигналы синуса и косинуса частоты, соответствующей коду, установленному на шинах 88, …, 88.
1
N
1
N
1
N
1
N
При этом на выходах объединения квадратур фильтров 86, …, 86 доплеровской частоты известным способом интегрирования на скользящем интервале формируются сигналы модуля спектральной составляющей входного сигнала, соответствующей коду частоты, заданному шиной 88, …, 88. Указанные выходные сигналы фильтров 86, …, 86 поступают на N входов коммутатора 89 в порядке возрастания частот, установленных на шинах фильтров 88, …, 88.
1
N
Среди выходных сигналов фильтров 86, …, 86 наряду с шумовыми составляющими спектра принимаемого сигнала присутствуют составляющие с более высокой энергией, соответствующие радиоконтрастным объектам в диаграмме направленности антенны. Указанные составляющие спектра расположены в порядке уменьшения углов их визирования: чем ближе угол визирования к нулю (к направлению движения БПЛА), тем выше соответствующая доплеровская частота.
К моменту времени, когда произошло срабатывание дешифратора 33 порогового значения, угол визирования группы объектов, как было изложено выше, примерно равен углу тестирующего маневра БПЛА, который обеспечивает необходимое разрешение объектов в компактной группе по доплеровской частоте, вследствие чего в спектральном сигнале блока 39 захвата и сопровождения частоты представлены спектральные составляющие всех объектов из компактной группы, находящейся на сопровождении.
1
N
Импульс дешифратора 33 через установочный (импульсный) вход блока 39 поступает на обнуляющие входы счетчиков 90, 91, устанавливая их в нулевое состояние, и на вход триггера 92, устанавливая его в единичное состояние. Выходной сигнал триггера 92 открывает вентиль 93, через который на счетный вход счетчика 90 начинают поступать импульсы от задающего генератора 94, изменяя состояние счетчика от нулевого значения в сторону максимального. Выходной сигнал счетчика 90 поступает на управляющий вход коммутатора 89, на выход которого при этом поочередно проходят сигналы фильтров 86, …, 86, номера которых соответствуют текущему состоянию счетчика 90. Таким образом, на выходе коммутатора 89 поочередно формируются сигналы спектральных составляющих принимаемого сигнала.
Сигнал с выхода коммутатора 89 поступает на пороговый блок 95, в котором сравнивается с порогом обнаружения, превышающим уровень шумового фона в спектральных составляющих. В случае, если сигнал модуля текущей спектральной составляющей принимаемого сигнала превышает шумовой порог, на выходе порогового блока 95 формируется импульс, поступающий на счетный вход счетчика 91, который подсчитывает количество спектральных составляющих с высокой энергией, соответствующих количеству объектов в компактной группе от ее края, прошедших через коммутатор 89 к текущему моменту времени.
Выходной сигнал счетчика 91 поступает на блок 96 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал номера объекта назначения в компактной группе, записанный в регистре 5. В момент, когда количество объектов компактной группы, сигналы от которых прошли пороговую обработку, сравняется с порядковым номером объекта назначения, на выходе блока 96 сравнения формируется импульсный сигнал, который устанавливает в нулевое состояние триггер 92 и через него закрывает вентиль 93, а также поступает на импульсный вход частотного дискриминатора 97 и записывает в него код частотной составляющей спектра сигнала, поступающий на вход частотного дискриминатора 97 с выхода счетчика 90.
На информационные входы дискриминатора 97 поступают квадратурные составляющие сигнала суммарного канала блока 18 цифровых согласованных фильтров, а на синхровход - сигнал из преобразователя 27 кода во временной интервал, прошедший через вентиль 85.
При этом в частотном дискриминаторе 97 известным способом по номеру объекта назначения в группе запоминается код доплеровской частоты этого объекта и выполняется сопровождение указанной частоты в сигнале суммарного канала блока 18 ЦСФ.
Выходной сигнал сопровождаемой частоты в виде комплексного сигнала (синусного и косинусного) спектральной составляющей из общего сигнала суммарного канала ЦСФ 18 и значение сопровождаемой частоты в виде квадратурных составляющих (синусной и косинусной) соответствующего генератора доплеровской частоты поступают на выход блока 39 и через коммутатор 40 поступает на угловой дискриминатор 28, переключенный в режим когерентного сопровождения сигнала.
Угловой дискриминатор 28 известным образом выделяет из сигнала разностного канала блока ЦСФ 18 сигнал заданной частоты, сравнивает его с сигналом суммарного канала, поступающим из коммутатора 40, и вырабатывает оценку углового рассогласования указанных двух сигналов, которая интегрируется в интеграторе 29 и поступает, кроме сумматора 24 (для корректировки разворота антенны), также на второй вход сумматора 41, на первый вход которого из регистра 36 подается значение сигнала интегратора 29, зафиксированное с противоположным знаком в момент срабатывания дешифратора 33. При этом в начальный момент, после срабатывания дешифратора 33 и переключения СОСН в режим компенсации малых отклонений с упреждением, на выходе сумматора 41 формируется нулевой сигнал, а в дальнейшем - сигнал разности между текущим и начальным значениями интегратора 29.
Аналогичным образом сигнал текущего угла движения (вектора скорости) БПЛА с углового выхода формирователя 8 подается на вход сумматора 42, на второй вход которого подано начальное значение этого же угла с отрицательным знаком из регистра 35 в момент срабатывания дешифратора 33. При этом на выходе сумматора 42 формируется сигнал разности между текущим и начальным значениями угла движения БПЛА.
Сигналы с выходов сумматоров 41 и 42 поступают на вход сумматора 43, на выходе которого при этом формируется сигнал, равный разности между изменением сигнала интегратора 29 и изменением угла движения БПЛА. Указанный сигнал с выхода сумматора 43 через второй вход мультиплексора 32 поступает на выход последнего, с него через второй вход мультиплексора 11 передается на вход преобразователя 12 информации, а затем в блок 13 рулевых агрегатов.
В результате вышеуказанных операций осуществляется режим компенсации малых отклонений с упреждением, обеспечивающий компенсацию систематических возмущающих воздействий, в частности тестового угла маневра БПЛА.
Таким образом, в предлагаемой моноимпульсной радиолокационной СОСН за счет осуществления тестирующего маневра обеспечивается возможность более точного выбора объекта назначения и обеспечивается более точное сопровождение объекта за счет компенсации малых случайных отклонений, БПЛА от направления на объект и компенсации систематических возмущений методом упреждения.
На основании приведенного описания и чертежей предлагаемая система может быть изготовлена при использовании известных комплектующих изделий и известного в радиоэлектронной промышленности технологического оборудования и использована на подвижных носителях в качестве РЛС для обнаружения и сопровождения объектов.