РАДИОЛОКАТОР СОПРОВОЖДЕНИЯ ЦЕЛЕЙ

Полезная модель относится к следящим радиолокаторам, конкретно к радиолокаторам сопровождения воздушно-космических целей с параболической антенной, формирующей равносигнальное направление пеленгационной характеристики.
Известны радиолокаторы сопровождения воздушно-космических целей (Справочник по системотехнике, под. ред. Р. Макола. Перевод с английского под ред. А.В.Шилейко. М., «Советское радио», 1970, с.241÷242; Справочник по радиолокации, под ред. Н. Сколник. М., «Советское радио», 1978, Т. 4, с.12÷13; А.А.Ефимов «Принципы работы аэрологического информационно-вычислительного комплекса АВК-1», М, Гидрометеоиздат, 1989 г., стр.11; RU 1312522, МПК: G05B 11/01, 1987; RU 2216030, МПК: G05D 3/12, 2003; RU 0038974, МПК: G05F 1/00, 2004), основанные на использовании параболической рефлекторной антенны с равносигнальной зоной обнаружения, установленной на силовом следящем приводе.
Наиболее близким по конструкции к заявляемому техническому решению является радиолокатор сопровождения целей (RU 0038974, МПК: G05F 1/00, 2004), содержащий силовой следящий привод рефлекторной радиоантенны с коническим сканированием и с датчиками углового положения радиоантенны, определяющими направление оси ее конического сканирования, причем датчики углового положения радиоантенны соединены по выходу с первым входом координатной системы радиолокатора. При этом силовой следящий привод, содержит приемопередатчик, угловой дискриминатор, микропроцессор, блок измерения углов положения антенны, блок управления двигателями, блок
шаговых двигателей, блок валов антенной системы, причем выход приемопередатчика соединен с входом углового дискриминатора, выход которого через первый последовательный интерфейс соединен с первым входом/выходом микропроцессора, второй вход/выход микропроцессора через второй последовательный интерфейс соединен с блоком измерения углов, входы которого жестко механически связаны с валами антенной системы, а выходы блока измерения углов через блок управления двигателями соединены с блоком шаговых двигателей, которые соединены с валами антенной системы. Датчики углового положения антенны выполнены с цифровым выходом, связаны с выходными валами приводов по азимуту и углу места и соединены по сигнальным выходам с входом координатной системы, формирующей цифровые сигналы углового положения цели по азимуту β и углу места ε.
Недостатком известного радиолокатора слежения является недостаточная точность определения угловых координат β и ε в силу выбранного метода управления приводами антенны, основанного на сигналах углового рассогласования между направлением на цель и направлением оси антенны - равносигнальным направлением. Использование производных от углового рассогласования для слежения за целью существенного увеличения точности выдачи угловых координат цели с силового следящего привода в координатную систему не дает, а только увеличивает сложность радиолокатора и снижает быстродействие силового привода антенны.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача повышения точности измерения угловых координат сопровождаемой цели при выдаче внешнему потребителю координатной информации.
Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной задачи, является оптическое измерение угловых отклонений цели от оси сканирования рефлекторной радиоантенны и суммирование измеренных угловых отклонений цели, полученных оптическими средствами, с
координатами, полученными радиолокационными средствами с соответствующим учетом знака углового отклонения.
Решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата обеспечивается тем, что радиолокатор сопровождения цели, содержащий силовой следящий привод рефлекторной радиоантенны с коническим сканированием и с датчиками углового положения радиоантенны, определяющими направление оси ее конического сканирования, причем датчики углового положения радиоантенны соединены по выходу с первым входом координатной системы радиолокатора согласно полезной модели дополнительно содержит оптическое устройство измерения углового отклонения цели от оси конического сканирования радиоантенны, оптическое устройство выполнено с полем зрения, превышающим поле ошибок сопровождения силового следящего привода, и установлено на рефлекторе радиоантенны вблизи ее оси конического сканирования, причем ось поля зрения оптического устройства установлена параллельно оси конического сканирования радиоантенны, а его сигнальный выход соединен со вторым входом координатной системы радиолокатора.
При этом оптическое устройство установлено с обратной стороны рефлектора, а в рефлекторе выполнено отверстие, соосное с осью поля зрения оптического устройства. Оптическое устройство измерения углового отклонения цели от оси сканирования радиоантенны выполнено в виде оптического пеленгатора или телевизионной камеры с цифровым выходом. Координатная система радиолокатора выполнена в виде вычислителя абсолютных значений угловых координат сопровождаемых целей, соединенного по выходу с монитором и модемной линией связи. Вычислитель абсолютных значений угловых координат сопровождаемых воздушных целей содержит последовательно соединенные цифровой сумматор и преобразователь цифровых координат. При другом варианте исполнения вычислитель выполнен в виде универсальной ЭВМ, содержащей
установленные на двунаправленной активной шине сопряжения центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, карту цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей, соединенных по входу с датчиками углового положения оси радиоантенны (ее равносигнального направления), видеопроцессорную плату, соединенную по входу с оптическим устройством измерения углового отклонения цели от оптической оси радиоантенны, видеокарту и модемную карту передачи данных об абсолютных значениях угловых координат цели в сферической системе координат.
Введение в радиолокатор сопровождения оптического устройства с полем зрения, превышающим поле ошибок сопровождения силового следящего привода, и установка его непосредственно на рефлекторе радиоантенны параллельно и вблизи ее оси конического сканирования - равносигнального направления позволяет компенсировать ошибки сопровождения силового следящего привода и, тем самым, повысить точность выдачи угловых координат сопровождаемой воздушной цели внешнему потребителю координатной информации о воздушной обстановке. Установка оптического устройства с обратной стороны рефлектора и выполнение в рефлекторе отверстия, соосного с осью поля зрения оптического устройства позволяет сохранить зеркальность рефлекторной радиоантенны и не вводить дополнительных помех в работу силового следящего привода, сохраняя достигнутый технический результат по повышению точности измерения угловых координат целей. Выполнение оптического устройства в виде оптического пеленгатора или телевизионной камеры с цифровым выходом позволяет обеспечить реализацию предложенного радиолокатора с повышенными точностными характеристиками на существующей элементной базе. Снабжение координатной системы радиолокатора вычислителем абсолютных значений угловых координат сопровождаемых целей, содержащим последовательно соединенные цифровой сумматор и преобразователь цифровых координат, соединенный по выходу с монитором и модемной линией связи позволяет
упростить реализацию радиолокатора сопровождения целей для эксплуатации в условиях ясной погоды. Для работы в условиях пониженной видимости, требующей ручного сопровождения воздушных целей в оптическом диапазоне электромагнитных волн, вычислитель координатной системы содержит установленные на двунаправленной активной шине сопряжения центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, карту цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей, соединенных по входу с датчиками углового положения оси радиоантенны, видеопроцессорную плату, соединенную по входу с оптическим устройством измерения углового отклонения цели от оптической оси радиоантенны и видеокарту для монитора с сенсорной панелью управления.
На фиг.1 представлена функциональная схема радиолокатора сопровождения целей, на фиг 2 - функциональная схема вычислителя абсолютных значений угловых координат цели.
Радиолокатор сопровождения целей содержит силовой следящий привод 1 рефлекторной радиоантенны 2 с коническим сканированием. На валах радиоантенны 2 установлены датчики 3 и 4 с цифровым выходом, определяющие направление ее оси 5 конического сканирования по азимуту β и углу места ε соответственно. Датчики 3 и 4 углового положения радиоантенны соединены по выходу с первым 6.1 и вторым 6.2 входами координатной системы 6, третий 6.3 вход которой соединен с выходом оптического устройства 7 измерения углового отклонения цели от оси 5 конического сканирования радиоантенны. Оптическое устройство 7 выполнено с полем зрения 8, превышающим поле ошибок сопровождения силового следящего привода 1, и установлено на рефлекторе радиоантенны 2 вблизи ее оси 5 конического сканирования. При этом ось 9 поля зрения 8 оптического устройства 7 установлена параллельно оси 5 конического сканирования радиоантенны 2.
Для исключения помех радиоканалу привода 1 оптическое устройство 7 установлено с обратной стороны рефлектора радиоантенны 2, а в рефлекторе
выполнено отверстие 10, соосное с осью 9 поля зрения оптического устройства 7. Оптическое устройство 7 выполнено в виде оптического пеленгатора или телевизионной камеры с цифровым выходом. Координатная система радиолокатора 6 выполнена в виде вычислителя абсолютных значений угловых координат сопровождаемых целей, соединенного по выходу с монитором 11 и модемной линией связи 12. Вычислитель абсолютных значений угловых координат сопровождаемых целей выполнен в виде универсальной ЭВМ, содержащей установленные на двунаправленной активной шине 13 сопряжения центральный процессор 14, оперативное запоминающее устройство 15, карту 16 цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей, соединенных по входу с датчиками 3, 4 углового положения оси 5 радиоантенны 2, видеопроцессорную плату 17, соединенную по входу с оптическим устройством 7 измерения углового отклонения цели от оптической оси 9 радиоантенны 2, видеокарту 18 и модемную карту 19 передачи данных об абсолютных значениях угловых координат воздушной цели в сферической системе координат. Монитор 11 снабжен сенсорной панелью управления.
При другом варианте исполнения вычислитель абсолютных значений угловых координат сопровождаемых целей содержит последовательно соединенные цифровой сумматор и преобразователь цифровых координат (не показано).
Работа радиолокатора сопровождения цели состоит в следующем.
Вращающийся облучатель 20 радиоантенны 2 производит непрерывное коническое сканирование пространства радиолучом 21 при одновременном импульсном зондировании зоны сканирования радиопередатчиком силового следящего привода 1. При попадании цели 22 в коническую область сканирования отраженные от цели 22 радиосигналы принимается радиоантенной 2 и передаются на приемник привода 1. Принятые радиосигналы в приемнике привода 1 детектируются и передаются на угловой дискриминатор привода 1. Поскольку в огибающей импульсов
радиосигналов содержится информация о величине и направлении углового отклонения цели от равносигнального направления (ось 5) радиоантенны 2, то на выходе углового дискриминатора привода 1 формируется сигнал управления приводными двигателями 23 и 24 радиоантенны 2, величина и знак которых, необходимы для углового разворота оси 5 в направлении на цель 22 (для отработки углового рассогласования между равносигнальным направлением радиоантенны 2 и направлением на цель 22). Приводные двигатели 23 и 24 поворачивают рефлектор радиоантенны 2 в направлении на цель 22 и совмещают ее ось 5 с направлением на цель 22. Одновременно в процессе сопровождения приводом 1 цели 22 с датчиков 3 и 4, установленных на валах радиоантенны 2, считываются показания по азимуту β и углу места ε соответственно, как приближенные значения угловых координат цели 22. Считанные значения угловых координат по азимуту β и углу места ε передаются на входы 6.1 и 6.2 координатной системы 6. В связи с наличием случайных и систематических ошибок силового следящего привода 1 (вызванных шумами эфира и приемного тракта, флуктуацией поляризации радиосигналов, принципом слежения на сигналах углового рассогласования) ось 5 конического сканирования радиоантенны 2 совершает сложные движения в секторе сканирования по азимуту β и углу места ε относительно направления на цель 22. В связи с этим показания датчиков 3 и 4 дают только приближенное значение угловых координат цели 22 в процессе ее сопровождения силовым следящим приводом 1 по азимуту β и углу места ε соответственно. Одновременно с подачей на входы 6.1 и 6.2 координатной системы 6 приближенных значений угловых координат β и ε на третий 6.3 ее вход в стандарте телевизионного сигнала или цифрового потока изображения (виртуального растра) с оптического устройства 7 выдается информация Δβ, Δε, характеризующие величину отклонении цели 22 от оптической оси 9 устройства 7. Учитывая что расстояние между осями 5 и 9 радиоантенны 2 и оптического устройства 7 много меньше расстояния до цели 22 рассогласованием указанных осей можно пренебречь при расчете
ист
ист
абсолютных (истинных) значений угловых координат воздушной цели 22. С учетом полученных данных β, ε, Δβ, Δε и их знаков в координатной системе 6 производится вычисление истинных значений (β, ε угловых координат сопровождаемой цели 22 в сферической системе координат (Справочник по радиолокации, под ред. Н.Сколник. М., «Советское радио», 1978, Т.4, с.12) по формулам:
ист
ист
Вычисленные значения координат ε, β в качестве истинных значений угловых координат цели 22 с координатной системы 6 выдаются на модемную линию 12 связи потребителю координатной информации. Одновременно с системы 6 координатная информация о воздушных целях выдается на монитор 11. Это позволяет при ухудшенных погодных условиях, недостаточной оптической видимости и при исполнении координатной системы в виде универсальной ЭВМ вручную сопровождать воздушную цель путем периодического нажатия пластиковым карандашом на отметке от цели на экране монитора с сенсорной панелью управления.
Полезная модель разработана на уровне опытного образца.