УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ АСТЕРОИДА
APPARATUS FOR DETERMINING MOTION PARAMETERS OF ASTEROID

Изобретение относится к системам, используемым для реализации комплексов активной защиты Земли от летающих объектов естественного и искусственного происхождения, приближающихся к Земле.
Общеизвестно определение параметров движения цели (угловых координат, дальности, скорости и направления перемещения цели) с помощью радиолокационной станции (РЛС), например РСП-6, антенна которой, вращаясь по азимуту, все время производит круговой обзор околоземного пространства. О других РЛС и тем более с не вращающимися антеннами и выполняющими аналогичные функции мало что известно.
Целью изобретения является расширение ассортимента РЛС, используемых для реализации комплексов активной защиты Земли.
Поставленная цель достигается за счет использования для определения параметров движения цели - астероида РЛС с не вращающимися антеннами.
Устройство определения параметров движения астероида содержит частотный радиолокатор, который выполнен в виде одного передающего модуля (ПДМ) и четырех идентичных приемных модулей (ПРМ1÷ПРМ4), каждый из которых представляет собой последовательно соединенные: приемную антенну (ПРА); смеситель (СМ) со вторым входом, через один из четырех высокочастотных кабелей (ВЧК1÷ВЧК4), подключенным к маломощному выходу передатчика ПДМ; фильтр разностных частот (ФРЧ) и обнаружитель сигнала узкополосного спектра частот (ОСУСЧ) и выходную шину, а ПДМ, совмещенный с: первым и вторым фазовыми детекторами (ФД1 и ФД2); четырьмя блоками отображения информации (БОИ1÷БОИ4); регистром сдвига (Рг) и блоком вычисления скорости астероида (БВСА), содержит передатчик непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), высокомощный выход которого подключен к передающей антенне (ПДА), а выходы ПРМ1, ПРМ2, ПРМ3 и ПРМ4, каждый, через один из четырех ВЧК (ВЧК5÷ВЧК8), подключены, соответственно, к первому и второму входам ФД1 и к первому и второму входам ФД2, а первый выход ФД1 подключен к первым входам БОИ1 и БОИ4, второй выход ФД1 подключен к первым входам БОИ2 и БОИ3, первый выход ФД2 подключен к вторым входам БОИ1 и БОИ2, второй выход ФД2 подключен к вторым входам БОИ3 и БОИ4, а также выход ПРМ1 подключен к входу Рг, первый выход которого подключен: к третьим входам БОИ; входу БВСА, второй выход Рг подключен к четвертым входам БОИ.
Рассмотрим работу устройства определения параметров движения астероида.
2
4
3
1
1
2
4
3
1
1
Установим ПРА1, ПРА2, ПРА3, ПРА4 ПРМ1-ПРМ4 на Земле, на окружности, на равном удалении по окружности друг от друга, с базовым L=20 км расстоянием между диаметрально противоположными ПРА1 и ПРА2, а также ПРА3 и ПРА4, а в центре окружности установим ПДА ПДМ, через которую будем излучать в сторону астероида, приближающегося к Земле со скоростью Vi=30 км/с, непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал) с частотой f=100 ГГц, частотой модуляции Fm=10 Гц и девиацией частоты dfm=500 МГц. И пусть астероид приближается к Земле так, что Di>Di>Di>Di. Тогда на выходах СМ1, СМ2, СМ3, СМ4 ПРМ1÷ПРМ4, после перемножения в них излученного и отраженного от астероида НЛЧМ сигналов, будут сформированы, при Di+Dj=30000 км, разностные сигналы с частотой Fp>Fp>Fp>Fp=[(Di+Dj)Fm×dfm/C]-(2×Vi×f/C)=480 МГц.
1÷4
2
4
3
1
1
2
Далее сигналы с частотой Fp обнаруживаются ОСУСЧ1÷ОСУСЧ4, например, реализованными по способу из патента RU №2374597. Так, например, при подаче на входы смесителей в ОСУСЧ1÷ОСУСЧ4 постоянного опорного сигнала с частотой 470 МГц обнаружители будут обнаруживать сигналы частотой 480 МГц - 470 МГц = 10 МГц. Так как в рассматриваемом случае Di>Di>Di>Di, то короткие импульсы появятся сначала на выходе ОСУСЧ1, затем ОСУСЧ3, далее ОСУСЧ4 и, наконец, ОСУСЧ2. При этом только на первых выходах ФД1 и ФД2, например микросхемах типа МС 4044 или МС 12040 (см. [1] У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника. М., Мир, 1982, стр.495), появятся импульсы длительностью, равной времени t и t, между моментами появления коротких импульсов на выходах ОСУСЧ1 и ОСУСЧ2 и соответственно ОСУСЧ3 и ОСУСЧ4, которые далее поступят, соответственно, на первый и второй входы БОИ1.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Любой из четырех блоков отображения информации об областях четвертой части полусферы над ПДА, например о каждой четвертой части четверти полусферы, может быть выполнен с использованием двух реверсивных регистров сдвига (РРС1 и РРС2), например, реализованных по авторскому свидетельству СССР №1529291. При этом входы РРС1 и РРС2 будут являться первым и вторым входами БОИ, а: первый выход РРС1 необходимо будет подключить к первым входам элементов И1, И2 и И1, И2; первый выход РРС2 необходимо будет подключить ко вторым входам элементов И1, И3 и И1, И3; второй выход РРС1 необходимо будет подключить к первым входам элементов И3, И4 и И3, И4; второй выход РРС2 необходимо будет подключить к вторым входам элементов И2, И4 и И2, И4, а третьи входы элементов И1, И2, И3, И4, так же как и элементов И1, И2, И3, И4, необходимо будет подключить, соответственно, к третьему и четвертому входам БОИ1, а к выходам каждого из элементов И1, И2, И3, И4 и И1, И2, И3, И4 подключить светодиоды и по четыре ячейки постоянного запоминающего устройства (ЯПЗУ1÷ЯПЗУ4 или ЯПЗУ1÷ЯПЗУ4). Тогда, при обнаружении астероида в наиболее близкой области к выбранной точке на Земле, загорится светодиод, подключенный к выходу И1 или И1, а при его обнаружении в наиболее дальней области загорится светодиод, подключенный к выходу И4 или И4 и т.п. А из ЯПЗУ, в которые предварительно была записана информация, соответственно, о дальностях (Di и Dj), азимуте и угле места нахождения той или иной области обнаружения астероида относительно расположения антенн, можно будет автоматически списать информацию, например, для определения точки упреждения астероида при активном способе защиты Земли.
1
2
1
2
1
1
Одновременно с поступлением импульсов на первый и второй входы БОИ1 на его третий вход и далее на третьи входы элементов И1, И2, И3, И4 поступит высокий потенциал с первого выхода Рг, переведенного в это состояние импульсом с выхода ОСУСЧ1 ПРМ1. Очевидно, что при самых малых t и t высокий потенциал появится только на первом и втором входах и выходе И1 БОИ1, а при самых больших t и t- только на первом и втором входах и выходе И4 БОИ1, пусть на выходе И1. При этом загорится светодиод на выходе И1, характеризующий начало вектора направления движения астероида, и на выходах ЯПЗУ1÷ЯПЗУ3 появится информация о дальности, азимуте и угле места области пространства обнаружения астероида, то есть его координаты.
3
1
2
<mrow><mi>F</mi><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub><mo>></mo><mi>F</mi><msup><mi>p</mi><mn>1</mn></msup><msub><mrow /><mn>2</mn></msub><mo>></mo><mi>F</mi><msup><mi>p</mi><mn>1</mn></msup><msub><mrow /><mn>4</mn></msub><mo>></mo><mi>F</mi><msup><mi>p</mi><mn>1</mn></msup><msub><mrow /><mn>3</mn></msub><mo>></mo><mi>F</mi><msup><mi>p</mi><mn>1</mn></msup><msub><mrow /><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">[</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>D</mi><msup><mi>i</mi><mn>1</mn></msup><msub><mrow /><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mi>D</mi><msup><mi>j</mi><mn>1</mn></msup><mo stretchy="false">)</mo><mi>F</mi><mi>m</mi><mo>×</mo><mi>d</mi><mi>f</mi><mi>m</mi><mo>/</mo><mi>C</mi><mo stretchy="false">]</mo><mo>−</mo><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo>×</mo><mi>V</mi><mi>i</mi><mo>×</mo><mi>f</mi><mo>/</mo><mi>C</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mn>460</mn><mtext> </mtext><mi>М</mi><mi>Г</mi><mi>ц</mi></mrow>
<mrow><msup><mi>t</mi><mn>1</mn></msup><msub><mrow /><mn>1</mn></msub></mrow>
<mrow><msup><mi>t</mi><mn>1</mn></msup><msub><mrow /><mn>2</mn></msub></mrow>
1
1
1
1
1
1
1
1
После того как астероид пролетит далее еще некоторое время t, на выходах СМ1, СМ2, СМ3, СМ4 ПРМ1÷ПРМ4, после перемножения в них излученного и отраженного от астероида НЛЧМ сигналов, будут сформированы сигналы с частотой
, а на выходах смесителей в ОСУСЧ1÷ОСУСЧ4 сигналы частотой 470 МГц - 460 МГц = 10 МГц и на выходах ОСУСЧ короткие импульсы, под действием которых на первых выходах ФД1 и ФД2 вновь появятся импульсы длительностью, равной времени
и
, между моментами появления коротких импульсов на выходах ОСУСЧ1 и ОСУСЧ2 и соответственно ОСУСЧ3 и ОСУСЧ4, которые далее поступят, соответственно, на первый и второй входы БОИ1. Одновременно с этим на четвертый вход БОИ1 и далее на третьи входы элементов И1, И2, И3, И4 поступит высокий потенциал со второго выхода Рг, переведенного в это состояние вторым импульсом с выхода ОСУСЧ1 ПРМ1. Очевидно также, что при самых малых t и t высокий потенциал появится только на первом и втором входах и выходе И1 БОИ1. При этом загорится светодиод на выходе И1, характеризующий конец вектора направления движения астероида, и на выходах ЯПЗУ1÷ЯПЗУ4 появится информация о дальностях, азимуте и угле места второй области пространства обнаружения астероида, т.е. его очередные координаты. Очевидно, что светодиоды можно в пространстве расположить так, что сделанный с их применением, например, макет будет отражать картину перемещения астероида.
3
3
Кроме того, импульс длительностью t и пропорциональный Vi с первого выхода Рг подают на БВСА, где известными методами (например, подсчетом счетных импульсов известной частоты за время t) определяют скорость астероида.