УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ АНТЕННЫ РЛС В АЗИМУТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

Полезная модель относится к области радиолокационной техники и может быть использована в радиолокационных станциях (РЛС) для определения направления антенны по азимуту.
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, и 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] в зависимости от угла поворота вала антенны.
Другим недостатком известного устройства является то, что ориентирование антенны РЛС относительно направления на север проводится 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.
Известно также устройство [3], позволяющее производить операцию ориентирования антенны РЛС при размещении ее как на подготовленной, так и неподготовленной позициях. Это устройство, принятое за прототип, кроме антенны, редуктора, блока азимутальных датчиков, сумматора и датчика кода поправки, содержит автоматическую систему навигации (АСН) и переключатель (Фиг.1).
В прототипе 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 подготовленной, так и неподготовленной 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.
Достигаемым техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение точности определения направления антенны РЛС в азимутальной плоскости.
Для достижения указанного технического результата в предлагаемой полезной модели, содержащей антенну 1, последовательно соединенную через редуктор 2 и блок азимутальных датчиков 3 с сумматором 4, а также датчик кода поправки 5 и АСН 7, соединенную со вторым входом переключателя 6, АСН 7 размещена на антенне 1, а датчик кода поправки 5 через второй вход сумматора 4 соединен с первым входом переключателя 6, выход которого является выходом предлагаемого устройства (Фиг.2).
Устройство содержит антенну 1, последовательно соединенную через редуктор 2 и блок азимутальных датчиков 3 с первым входом сумматора 4, датчик кода поправки 5, соединенный через второй вход сумматора 4 с первым входом переключателя 6, и размещенную на антенне 1 АСН 7 с выходом, соединенным со вторым входом переключателя 6, выход которого является выходом устройства.
Переключатель 6 может устанавливаться в положение 1 с подключением к первому входу и положение 2 с подключением ко второму входу.
АСН 7 содержит навигационную аппаратуру потребителей (НАЛ) систем ГЛОНАСС/GPS и может быть выполнена, например, в соответствии с [4], блок азимутальных датчиков - как преобразователь «угол - код» [5], а датчик кода поправки 5 - в виде набора тумблеров «1 или 0» для каждого разряда азимутального кода угла поворота вала антенны.
Устройство работает следующим образом.
При изготовлении РЛС (или при замене АСН 7) проводится юстировка, т.е. приведение данных об азимуте, полученных от АСН 7, в соответствие с данными об азимуте антенны 1, полученными при ее инструментальной топопривязке. В этом случае азимутальное направление антенны 1 всегда будет совпадать с азимутальными данными АСН 7, работающей по сигналам навигационных систем ГЛОНАСС/GPS.
Устройство работает в двух режимах: круговой обзор пространства, когда антенна 1 вращается в азимутальной плоскости и не требуется высокой точности определения ее азимутального направления, и секторный обзор пространства (при электронном сканировании луча антенны по азимуту), когда антенна 1 установлена в одном определенном направлении и необходима высокая точность определения ее азимутального направления.
При круговом обзоре и установке переключателя 6 в положение 1, на выходе устройства появляется информация об азимутальном положении антенны 1 с систематической ошибкой, компенсируемой при ориентировании антенны 1 с помощью датчика кода поправки 5, и с нескомпенсированной функциональной ошибкой редуктора 2, величина которой, как показывает практика, может достигать 20 угловых минут.
При секторном обзоре и установке переключателя 6 в положение 2, на выходе устройства информация будет соответствовать точному направлению антенны 1 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 навигационной 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).
Таким образом, в устройстве, содержащем антенну, последовательно соединенную через редуктор и блок азимутальных датчиков с сумматором, а также датчик кода поправки и АСН, соединенную со вторым входом переключателя, размещение АСН на антенне и соединение датчика кода поправки через второй вход сумматора с первым входом переключателя, позволяет определить направление антенны РЛС в азимутальной плоскости при вращении антенны и установке переключателя в положение 1 с достаточной точностью, а при установке антенны в определенном направлении и переключателя в положение 2, направление антенны РЛС в азимутальной плоскости определяется с более высокой точностью, которая соответствует точности АСН.
Дополнительным техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности устройства при работе в режиме секторного обзора за счет применения двух параллельных каналов формирования информации о направлении антенны РЛС в азимутальной плоскости. Действительно, при работе РЛС в режиме секторного обзора и установке антенны в одном определенном направлении, функциональная кинематическая ошибка редуктора в этом направлении будет постоянной и может быть скомпенсирована с помощью датчика кода поправки 5, при этом выходная информация предлагаемого устройства будет одинаковой при установке переключателя как в положение 1, так и в положение 2.
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 «Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС» под редакцией В.Н.Харисова, А.И.Петрова, В.А.Болдина, Москва ИМПЖР, 1998 г.
5 Преобразователь угла поворота вала в код. Патент РФ №2240650, заявка №2003108801, приоритет от 01.04.2003 г.