УСТРОЙСТВО МНОГОПОЗИЦИОННОЙ РАДИОЛОКАЦИИ

Полезная модель относится к локационной технике, в частности к многопозиционным радиолокационным устройствам.
Известны способы высокочастотной связи по линиям электропередачи (ЛЭП) [например, Микуцкий Г.В., Скитальцев B.C. Высокочастотная связь по линиям электропередачи. Учебник для учащихся энергетических и энергостроительных техникумов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1978] основанные на излучении и приеме высокочастотных (ВЧ) сигналов в ЛЭП через аппаратуру ВЧ присоединения.
Указанные способы связи ориентированы на решение задач передачи и обработки информации, а не для радиолокации.
Известны устройства, реализующие локационные способы определения мест повреждений ЛЭП [например, Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоиздат, 1982.], в том числе с применением сложных сигналов [Куликов А.Л., Куликов Д.А. Патент №2269789 «Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления», 10.02.2006 г., Бюл. №4, G01К 31/11. МКП].
Однако действие этих устройств направлено на выявление повреждений в ЛЭП, а не для задач радиолокации.
Известны способы определения кратчайшего расстояния до высоковольтной ЛЭП с борта летательного аппарата [например, Яблонский В.М., Терехова Л.А. Патент №2260198 «Способ определения кратчайшего расстояния до высоковольтной линии электропередач с борта летательного аппарата», 10.09.2005 г., G01S 13/93, G08G 5/04].
Однако эти способы основаны на однопозиционном приеме сигналов, излучаемых ЛЭП, как правило, промышленной частоты.
Известны способы многопозиционной радиолокации [например, Черняк B.C. Многопозиционная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1993], а также разнесенные радиолокационные станции и системы [например, Аверьянов В.Я. Разнесенные радиолокационные станции и системы. Мн., «Наука и техника», 1978.], обладающие существенными преимуществами по сравнению с традиционными однопозиционными радиолокационными системами.
Однако эти способы и системы не предназначены для формирования зондирующих и обработки отраженных целями сигналов в линиях электропередачи.
Наиболее близким техническим решением к предполагаемому изобретению является многопозиционная радиолокационная система (совокупность устройств), реализующая способ многопозиционной радиолокации [Бакулев П.А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. - М.: Радиотехника, 2004, стр.21], включающая аппаратуру разнесенных позиций, каналы передачи информации, каналы синхронизации и пункт обработки информации.
Действие системы многопозиционной радиолокации заключается в излучении радиолокационных сигналов, синхронизированном приеме отраженных сигналов аппаратурой разнесенных позиций, объединении и совместной обработке сигналов и информации разнесенных позиций в пункте обработки информации для обнаружения целей, измерения их координат, определения параметров траекторий и последующего отождествления.
Известная система многопозиционной радиолокации позволяет реализовать основные преимущества многопозиционных систем по сравнению с однопозиционными [Бакулев П.А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. - М.: Радиотехника, 2004, стр.21]:
- возможность формирования сложных пространственных зон обзора;
- лучшее использование энергии в радиолокационной системе;
- большая точность измерения местоположения целей в пространстве;
- повышение помехозащищенности по отношению к активным и пассивным помехам, а также увеличение надежности выполнения тактической задачи.
Задача предлагаемой полезной модели заключается в повышении указанных преимуществ.
Указанная задача решается устройством, содержащим пункт обработки информации, соединенный каналами связи и каналами синхронизации с аппаратурой разнесенных позиций, которая через аппаратуру высокочастотного присоединения подключена к линиям электропередачи.
Отметим, что для синхронизации вместо соответствующих каналов в предлагаемом устройстве могут быть использованы системы спутниковой навигации (например, GPS).
Предпосылки повышения указанных ранее преимуществ в предлагаемом устройстве многопозиционной радиолокации заключаются в следующем:
1. Линии электропередачи имеют большую протяженность и могут быть объединены в различные антенные системы посредством аппаратуры ВЧ присоединения.
Поскольку потенциальная точность измерения угловых координат целей (среднеквадратическая ошибка измерения угловых координат) [Ширман Я.Д.,
Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981, стр.214-216.] зависит от отношения сигнал/шум, а также отношения длины антенного раскрыва к длине волны, то использование протяженных линий электропередачи позволит проводить измерение угловых координат целей с более высокой точностью.
2. Сложная конфигурация ЛЭП, а также широкие возможности по их резервированию существенно повышают надежность такой многопозиционной радиолокационной системы. Дополнительно следует учесть, что для одной ЛЭП, как правило, аппаратура ВЧ присоединения располагается на всех трех фазах (А, В, С), поэтому каждая из фаз может быть использована для решения задач многопозиционной радиолокации.
Вместе с тем следует отметить особенности предполагаемого устройства многопозиционной радиолокации:
1. Поскольку распространение ВЧ сигналов в ЛЭП имеет ряд особенностей [Хаяси С. Волны в линиях электропередачи. - М.: Госэнергоиздат, 1960.], то изучение и совместная обработка принятых сигналов от целей аппаратурой разнесенных позиций и пунктом обработки информации являются специфичными. Специфика прежде всего связана с диспергирующими свойствами ЛЭП как среды передачи ВЧ сигналов, отличием фазовой и групповой скоростей их распространения.
2. К одной ЛЭП (или нескольким ЛЭП, объединенных ВЧ присоединениями) через аппаратуру ВЧ присоединения может быть подключена приемо-передающая аппаратура нескольких разнесенных позиций. Таким образом, синхронизированное совместное излучение ВЧ сигналов в одну ЛЭП позволит реализовать сложные, быстро меняющиеся распределения электромагнитного поля на больших пространственных территориях. Однако такие дополнительные возможности приводят к сложностям формирования управления пространственными зонами обзора.
3. Сложная конфигурация ЛЭП, наличие ЛЭП разного класса напряжений и их взаимное влияние приводят к особенностям обработки, существенно отличающей ее от традиционных способов многопозиционной радиолокации и обработки сигналов в фазированных антенных решетках [Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник / Под ред. Я.Д.Ширмана. - М.: ЗАО «МАКВИС», 1998.].
В дополнение укажем, что устройства многопозиционной радиолокации могут быть применены не только для решения радиолокационных задач (обнаружение, измерение
координат и параметров целей и др.), но также для диагностики определения мест повреждений ЛЭП.
На чертеже представлена структурная схема устройства многопозиционной радиолокации.
Устройство содержит пункт обработки информации 1, каналы связи 2, каналы синхронизации 3, аппаратуру разнесенных позиций 4, аппаратуру высокочастотного присоединения 5, линии электропередачи 6.
Пункт обработки информации 1, соединен каналами связи 2 и каналами синхронизации 3 с аппаратурой разнесенных позиций 4, которая через аппаратуру высокочастотного присоединения 5 подключена к линиям электропередачи 6.
Рассмотрим работу устройства на примере локации воздушных целей. При этом устройство для многопозиционной радиолокации может работать в активном, пассивном и активно-пассивном режимах.
Наиболее общим является активно-пассивный режим, когда излучение в пространство радиолокационных сигналов происходит аппаратурой одной или нескольких разнесенных позиций 4, а прием отраженных сигналов от воздушных целей - всей имеющейся аппаратурой 4.
В зависимости от использования на разнесенных в пространстве позициях 4 фазовой информации, содержащейся в отраженных от воздушных целей сигналах, реализуется вариант пространственно-когерентной, с кратковременной пространственной когерентностью и пространственно-некогерентной обработки [Бакулев П.А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. - М.: Радиотехника, 2004, стр.21-22]. Однако в отличие от перечисленных известных вариантов обработки в предлагаемом устройстве учитываются особенности распространения сигналов по ЛЭП 6. К ним, прежде всего, требуется отнести:
- зависимость скорости распространения высокочастотных сигналов от конструктивных параметров ЛЭП 6, (марка провода, высота подвеса и др.);
- диспергирующие устройства ЛЭП 6 (разные характеристики распространения высокочастотных сигналов по ЛЭП на разных частотах);
- погодная зависимость характеристик ЛЭП 6, прежде всего реактивного сопротивления, а также зависимость последнего от удельного сопротивления земли;
- наличие специфичных активных и пассивных помех, вызванных, например, работающими системами высокочастотной связи, релейной защиты, коронными разрядами, а также влиянием соседних ЛЭП 6 и др.;
- ряд других факторов.
Однако возможно уменьшение влияния указанных факторов. При этом производится корректировка информации, полученной в результате обработки сигналов, принятых с ЛЭП 6, посредством сопоставления ее с информацией и сигналами полученными аппаратурой разнесенных позиций 4 от других радиолокационных средств. Возможно и обратное явление, когда информация и сигналы, принятые с ЛЭП 6, дополняют или корректируют информацию и сигналы, полученные от других радиолокационных средств аппаратуры разнесенных позиций 4.
В пункте обработки информации 1 происходит объединение когерентных сигналов, видеосигналов, обнаруженных отметок воздушных целей, результатов однократного измерения параметров, а также объединение траекторий.
При когерентном объединении высокочастотные сигналы от аппаратуры разнесенных позиций 4 поступают на пункт обработки информации 1, где выполняются все операции обнаружения, отождествления и определения параметров движения воздушной цели и ее местоположения. Компенсация факторов, вызванных специфическими условиями распространения высокочастотных сигналов по ЛЭП 6, производится на пункте обработки информации 1. В этом случае аппаратура разнесенных позиций 4 характеризуется простотой, а усложняется пункт обработки информации 1. Кроме того, требуются широкополосные каналы передачи информации 2, обладающие высокой пропускной способностью.
При объединении траекторий воздушных целей сигналы от аппаратуры разнесенных позиций 4 поступают на пункт обработки информации 1 после вторичной обработки и отбраковки ложных отметок целей. Компенсация факторов, вызванных специфическими условиями распространения высокочастотных сигналов по ЛЭП 6, производится аппаратурой разнесенных позиций 4. Поэтому большинство вычислительных операций выполняется аппаратурой разнесенных позиций 4, которая является более сложной. Аппаратура пункта обработки информации 1 упрощается, а каналы передачи информации 2 работают в более легких условиях.
Таким образом, использование в устройстве линий электропередачи 6 с аппаратурой высокочастотного присоединения 5 позволяет реализовать дополнительные информационные и энергетические возможности для многопозиционной радиолокации.