RU2316021C2 - Multichannel radar system of flight vehicle - Google Patents
Multichannel radar system of flight vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2316021C2 RU2316021C2 RU2005137220/09A RU2005137220A RU2316021C2 RU 2316021 C2 RU2316021 C2 RU 2316021C2 RU 2005137220/09 A RU2005137220/09 A RU 2005137220/09A RU 2005137220 A RU2005137220 A RU 2005137220A RU 2316021 C2 RU2316021 C2 RU 2316021C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- block
- transceiver
- transceiver modules
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 101100352919 Caenorhabditis elegans ppm-2 gene Proteins 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к многоканальным радиолокационным системам, размещаемым на летательных аппаратах.The invention relates to radio engineering, namely to multi-channel radar systems placed on aircraft.
Многоканальные радиолокационные системы используются в тех случаях, когда необходимо в пределах заданной зоны обзора и за минимальное время надежно обнаруживать и определять с высокой точностью координаты многих объектов (целей) и отслеживать траектории их движения в реальном времени. Высокая угловая разрешающая способность достигается при использовании узкой диаграммы направленности антенны (ДНА), размеры которой значительно меньше угловой зоны обзора. Однако применение узкой ДНА для обнаружения и измерения координат всех целей, находящихся в зоне действия РЛС, приводит к необходимости разбиения зоны обзора на ряд угловых пространственных каналов и требует проведения обзора этого пространства. Для получения эффекта многоканальности РЛС возможно использование последовательного, параллельного и комбинированного способов обзора. В первом способе используют временное разделение каналов, когда имеется только одна радиолиния «передатчик - луч диаграммы направленности антенны - приемник», которая периодически и кратковременно активизируется в определенных направлениях для получения радиолокационной информации от нескольких целей, т.е. путем последовательного по времени просмотра (сканирования) лучом антенны всех участков заданной зоны обзора. Во втором способе используют одновременное получение данных о множестве целей с помощью РЛС, имеющей несколько одновременно существующих пространственно-разделенных каналов, перекрывающих всю зону обзора, т.е. несканирующих РЛС параллельного обзора. В комбинированном обзоре используют ДНА, состоящую из нескольких парциальных лучей, перекрывающих незначительную часть зоны обзора (см., например, [1]).Multichannel radar systems are used in those cases when it is necessary to detect and determine with high accuracy the coordinates of many objects (targets) and track their motion paths in real time within a given viewing area and in minimum time. High angular resolution is achieved using a narrow antenna pattern (BOTTOM), the dimensions of which are significantly smaller than the angular viewing area. However, the use of a narrow BOTTOM for detecting and measuring the coordinates of all targets located in the radar coverage area makes it necessary to divide the field of view into a number of angular spatial channels and requires a survey of this space. To obtain the effect of multi-channel radar, it is possible to use sequential, parallel and combined methods of review. In the first method, time division of channels is used when there is only one radio link “transmitter - beam of the antenna radiation pattern - receiver”, which is periodically and briefly activated in certain directions to receive radar information from several targets, i.e. by sequentially viewing (scanning) the beam of the antenna of all sections of a given viewing area. The second method uses the simultaneous acquisition of data on a variety of targets using a radar having several simultaneously existing spatially separated channels that span the entire field of view, i.e. non-scanning radars of parallel viewing. In a combined review, a DND is used, consisting of several partial rays that overlap an insignificant part of the field of view (see, for example, [1]).
Наибольшее распространение в настоящее время получили многоканальные РЛС с узким лучом ДНА, в которых зона обзора просматривается последовательно по жесткой программе работы механического привода с обнаружением целей и определением их координат «на проходе», т.е. во время прохождения их лучом. Такие системы обладают рядом недостатков. Во-первых, из-за дефицита времени они имеют недостаточную пропускную способность, т.е. могут обеспечить обнаружение и сопровождение только небольшого числа объектов. Во-вторых, они имеют достаточно большое время обнаружения объектов из-за больших интервалов между зондированиями, что снижает надежность выявления объектов, кратковременно находящихся в зоне обзора РЛС.Currently, the most widely used are multi-channel radars with a narrow beam of the bottom beam, in which the field of view is viewed sequentially according to the rigid program of the mechanical drive with the detection of targets and the determination of their coordinates “in the passage”, i.e. while passing through their beam. Such systems have several disadvantages. Firstly, due to lack of time, they have insufficient bandwidth, i.e. can provide detection and tracking of only a small number of objects. Secondly, they have a rather long time for detecting objects due to the large intervals between soundings, which reduces the reliability of identifying objects that are briefly in the radar's viewing area.
Эти недостатки частично устранены в известной однолучевой многоканальной РЛС с временным разделением каналов и электронным управлением луча, приведенной в [2]: Ю.А.Шишов, В.А.Ворошилов. Многоканальная радиолокация с временным разделением каналов, М., Радио и связь, 1987, с.13-15. РЛС такого типа предназначена для слежения за целями, входящими в зону ее ответственности (зону обзора по угловым координатам и дальности), и содержит фазированную антенную решетку (ФАР), командное устройство системы управления лучом, процессор данных (ЭВМ управления и обработки данных), антенный переключатель «прием - передача», передатчик, приемник, процессор сигналов (устройство первичной обработки радиолокационной информации), индикатор. Эта РЛС имеет электронное управление лучом антенны по двум угловым координатам, что позволяет производить обзор пространства в любой последовательности, зондируя отдельные направления более длительное время, а другие направления не зондируя вообще, без потери времени на перемещение луча, т.к. луч антенны может быть направлен в любую точку пространства практически мгновенно. Это дает возможность организовать гибкие способы поиска и сопровождения целей. Последовательность обзора пространства по азимуту и углу места формируется по циклограмме в процессоре данных, который управляет командным устройством, где вырабатываются и передаются на фазовращатели ФАР команды управления фазовым распределением в излучающих элементах ФАР, после чего включается импульсное высокочастотное излучение передатчика для проведения зондирования заданного углового направления. Луч антенны удерживается в этом направлении определенное время, необходимое для накопления на всех интервалах дальности требуемого количества отраженных сигналов, которые с выхода приемника передаются в процессор сигналов, где их подвергают первичной обработке с последующим принятием решения о наличии или отсутствии эхо-сигнала от целей в данном направлении. Если эхо-сигнал от цели обнаружен, то координаты цели и время их получения запоминают в процессоре данных и переходят к зондированию следующего углового направления. После просмотра всей зоны обзора и выявления текущей целевой обстановки работа продолжается под управлением процессора данных в следующей последовательности: анализ координат целей, имеющихся в памяти, и выбор направления очередного зондирования, установка луча в этом направлении, проведение зондирования, обнаружение и измерение координат цели и их запоминание, экстраполяция положения цели для очередного зондирования.These shortcomings were partially eliminated in the well-known single-beam multi-channel radar with time division of channels and electron beam control, given in [2]: Yu.A. Shishov, V. A. Voroshilov. Multichannel radar with time division of channels, M., Radio and communications, 1987, p.13-15. This type of radar is designed to track targets within its area of responsibility (the viewing area by angular coordinates and range), and contains a phased antenna array (PAR), a command device for the beam control system, a data processor (computer control and data processing), antenna “receive-transmit” switch, transmitter, receiver, signal processor (device for primary processing of radar information), indicator. This radar has electronic control of the antenna beam in two angular coordinates, which allows you to review the space in any sequence, probing individual directions for a longer time, and other directions without probing at all, without loss of time to move the beam, because the antenna beam can be directed to any point in space almost instantly. This makes it possible to organize flexible ways of searching and tracking goals. The sequence of viewing the space in azimuth and elevation is formed by the sequence diagram in the data processor, which controls the command device, where the phase distribution control commands in the radiating elements of the PAR are generated and transmitted to the phase shifters, then the high-frequency pulse radiation of the transmitter is turned on to conduct sensing of a given angular direction. The antenna beam is held in this direction for a certain time, necessary for accumulating at all range intervals the required number of reflected signals, which are transmitted from the output of the receiver to the signal processor, where they are subjected to primary processing, followed by a decision on the presence or absence of an echo signal from the targets in this direction. If an echo signal from the target is detected, then the coordinates of the target and the time of their receipt are stored in the data processor and proceed to sounding the next angular direction. After viewing the entire viewing area and identifying the current target situation, the work continues under the control of the data processor in the following sequence: analyzing the coordinates of targets in memory, and choosing the direction of the next sounding, setting the beam in this direction, conducting sounding, detecting and measuring the coordinates of the target and their memorization, extrapolation of the target position for the next sounding.
При работе по гибкой программе перемещения луча возможно обнаружение всех целей в заданной зоне обзора при низком темпе обновления информации и грубой оценке параметров целей, а также сопровождение небольшого числа целей при высоком темпе обновления информации о них и высокой точности оценки их параметров. Более рациональное распределение времени работы РЛС между обнаружением и сопровождением и возможность мгновенного переброса луча в любую точку зоны обзора увеличивают пропускную способность РЛС, однако средняя скорость перемещения луча ДНА уменьшается с ростом числа обнаруженных целей, что приводит к ограничению пропускной способности и снижает вероятность обнаружения и точность измерения параметров целей.When working on a flexible beam movement program, it is possible to detect all targets in a given viewing area at a low rate of updating information and a rough estimate of target parameters, as well as tracking a small number of targets at a high rate of updating information about them and high accuracy in evaluating their parameters. A more rational distribution of the radar operating time between detection and tracking and the possibility of instantly transferring the beam to any point in the field of view increase the radar throughput, however, the average velocity of the beam of the bottom beam decreases with an increase in the number of detected targets, which limits the bandwidth and reduces the probability of detection and accuracy measuring target parameters.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение пропускной способности РЛС и уменьшение времени обнаружения объектов.The objective of the proposed technical solution is to increase the bandwidth of the radar and reduce the time of detection of objects.
Решение указанной задачи достигается тем, что многоканальная радиолокационная система летательного аппарата, содержащая блок приемопередающих модулей, синхронизатор, процессор сигналов, процессор данных, индикатор, каждый приемопередающий модуль содержит передатчик, циркулятор, высокочастотный излучатель, приемник и аналого-цифровой преобразователь, при этом первый вход блока приемопередающих модулей подключен к первому выходу синхронизатора, выход блока приемопередающих модулей подключен к первому входу процессора сигналов, второй вход процессора сигналов подключен к второму выходу синхронизатора, первый и второй выходы процессора сигналов подключены соответственно к первому входу процессора данных и входу индикатора, в каждом приемопередающим модуле выход передатчика подключен к входному плечу циркулятора, антенное плечо циркулятора подключено к высокочастотному излучателю, выходное плечо циркулятора подключено к первому входу приемника, выход которого связан с первым входом аналого-цифрового преобразователя, первый вход передатчика, второй вход приемника и второй вход аналого-цифрового преобразователя являются первым входом приемопередающего модуля, выход аналого-цифрового преобразователя является выходом приемопередающего модуля, первые и вторые входы всех приемопередающих модулей подключены соответственно к первому и второму входами блока приемопередающих модулей, а выходы всех приемопередающих модулей составляют выход блока приемопередающих модулей, дополнительно содержит линзу Люнеберга, блок управления зоной обзора, привод блока приемопередающих модулей и в каждом приемопередающем модуле дополнительно установлен блок управления режимами, при этом блок приемопередающих модулей установлен относительно линзы Люнеберга так, что апертуры высокочастотных излучателей приемопередающих модулей расположены на фокальной поверхности указанной линзы и привод блока приемопередающих модулей производит поворот этого блока вокруг линзы Люнеберга по азимуту и углу места, третий вход процессора сигналов подключен к первому выходу процессора данных, второй и третий выходы процессора данных подключены соответственно к входу блока управления зоной обзора и к входу синхронизатора, выход блока управления зоной обзора подключен к входу привода блока приемнопередающих модулей, выход которого механически связан с блоком приемопередающих модулей, четвертый выход процессора данных подключен к второму входу блока приемопередающих модулей, второй вход процессора данных связан с пилотажно-навигационным комплексом летательного аппарата, в каждом приемопередающем модуле второй вход передатчика и третий вход приемника подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления режимами, вход которого является вторым входом приемопередающего модуля, а вторые входы приемопередающих модулей подключены к второму входу блока приемопередающих модулей.The solution to this problem is achieved by the fact that the multichannel radar system of the aircraft, containing a block of transceiver modules, a synchronizer, a signal processor, a data processor, an indicator, each transceiver module contains a transmitter, a circulator, a high-frequency emitter, a receiver, and an analog-to-digital converter, with the first input the block of transceiver modules is connected to the first output of the synchronizer, the output of the block of transceiver modules is connected to the first input of the signal processor, the input of the signal processor is connected to the second output of the synchronizer, the first and second outputs of the signal processor are connected respectively to the first input of the data processor and the indicator input, in each transceiver module the output of the transmitter is connected to the input arm of the circulator, the antenna arm of the circulator is connected to a high-frequency emitter, the output arm of the circulator connected to the first input of the receiver, the output of which is connected to the first input of the analog-to-digital converter, the first input of the transmitter, the second input of the receiver and the second input of the analog-to-digital converter is the first input of the transceiver module, the output of the analog-to-digital converter is the output of the transceiver module, the first and second inputs of all transceiver modules are connected respectively to the first and second inputs of the block of transceiver modules, and the outputs of all transceiver modules make up the output of the block transceiver modules, additionally contains a Luneberg lens, a control unit for the viewing area, the drive unit of the transceiver modules and in each reception the transmitting module is additionally equipped with a mode control unit, while the block of transceiver modules is mounted relative to the Luneberg lens so that the apertures of the high-frequency emitters of the transceiver modules are located on the focal surface of the specified lens and the drive of the block of transceiver modules rotates this block around the Luneberg lens in azimuth and elevation, third the input of the signal processor is connected to the first output of the data processor, the second and third outputs of the data processor are connected respectively but to the input of the control unit for the field of view and to the input of the synchronizer, the output of the control unit for the field of view is connected to the input of the drive of the block of transceiver modules, the output of which is mechanically connected to the block of transceiver modules, the fourth output of the data processor is connected to the second input of the block of transceiver modules, the second input of the data processor connected with the flight control and navigation system of the aircraft, in each transceiver module the second input of the transmitter and the third input of the receiver are connected respectively to the first and the second outputs of the mode control unit, the input of which is the second input of the transceiver module, and the second inputs of the transceiver modules are connected to the second input of the block of transceiver modules.
На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемой многоканальной радиолокационной системы летательного аппарата; на фиг.2 - блок-схема блока приемопередающих модулей; на фиг.3 - линза Люнеберга, на фиг.4 - схема совместного размещения блока приемопередающих модулей и линзы (в изометрии).Figure 1 presents a block diagram of the proposed multi-channel radar system of the aircraft; figure 2 is a block diagram of a block of transceiver modules; figure 3 is a Luneberg lens, figure 4 is a diagram of the joint placement of a block of transceiver modules and lenses (in isometry).
Многоканальная радиолокационная система летательного аппарата содержит (фиг.1) блок приемопередающих модулей 1, содержащий N приемопередающих модулей 2, линзу Люнеберга 3, синхронизатор 4, индикатор 5, процессор сигналов 6, процессор данных 7, блок управления зоной обзора 8 и привод блока приемопередающих модулей 9. Каждый приемопередающий модуль 1 содержит (фиг.2) передатчик 10, циркулятор 11, высокочастотный излучатель 12, приемник 13, аналого-цифровой преобразователь 14 и блок управления режимами 15.The multi-channel radar system of the aircraft contains (Fig. 1) a block of
Первый вход блока приемопередающих модулей 1 подключен к первому выходу синхронизатора 4, второй вход блока приемопередающих модулей 1 подключен к четвертому выходу процессора данных 7, выход блока приемопередающих модулей 1 связан с первым входом процессора сигналов 6, второй вход которого подключен к второму выходу синхронизатора 4. Третий вход процессора сигналов 6 подключен к первому выходу процессора данных 7, второй вход которого подключен к пилотажно-навигационному комплексу летательного аппарата, от которого поступает информация о текущем курсе, тангаже и крене ЛА. Первый и второй выходы процессора сигналов 6 подключены соответственно к первому входу процессора данных 7 и индикатору 5. Второй выход процессора данных 7 через блок управления зоной обзора 8 подключен к входу привода 9 блока приемопередающих модулей, который механически связан с блоком приемопередающих модулей 1. Третий выход процессора данных 7 подключен к входу синхронизатора 4.The first input of the block of
В каждом приемопередающем модуле 2 (фиг.2) выход передатчика 10 подключен к входному плечу циркулятора 11, антенное плечо циркулятора 11 подключено к высокочастотному излучателю 12, выходное плечо циркулятора 11 подключено к первому входу приемника 13, выход которого связан с первым входом аналого-цифрового преобразователя 14, первый вход передатчика 10, второй вход приемника 13 и второй вход аналого-цифрового преобразователя 14 являются первым входом приемопередающего модуля 2, второй вход передатчика 10 и третий вход приемника 13 подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления режимами 15, вход которого является вторым входом приемопередающего модуля 2, выход аналого-цифрового преобразователя 14 является выходом приемопередающего модуля 2. В блоке приемопередающих модулей 1 первые и вторые входы всех приемопередающих модулей 2 подключены соответственно к первому входу и второму входу блока приемопередающих модулей 1, а выходы приемопередающих модулей 2 составляют выход блока приемопередающих модулей 1.In each transceiver module 2 (figure 2), the output of the transmitter 10 is connected to the input arm of the
Функциональное построение блоков 4, 6, 7, 8 будет раскрыто далее при описании работы радиолокационной системы.The functional construction of blocks 4, 6, 7, 8 will be disclosed below when describing the operation of the radar system.
Предлагаемая многоканальная радиолокационная система работает следующим образом.The proposed multi-channel radar system operates as follows.
С 1-го выхода синхронизатора 4 на 1-й вход блока приемопередающих модулей 1 подаются три вида сигналов: первый - это импульсные сигналы с высокочастотным заполнением для запуска передатчиков 10 приемопередающих модулей 2 (ППМ), второй - сигналы частоты гетеродина и сигналы опорной частоты фазовых детекторов приемников 13 ППМ, третий - периодические импульсные сигналы для запуска аналого-цифровых преобразователей 14 (АЦП) ППМ. В блоке ППМ 1 импульсные высокочастотные сигналы по цепи 1-1 поступают на 1-й вход каждого ППМ 2, который является входом передатчика 10. В передатчике эти сигналы усиливаются и в качестве зондирующих сигналов подаются на входное плечо циркулятора 11, который обеспечивает их прохождение через него только на высокочастотный излучатель 12, который является облучателем линзы Люнеберга 3 и апертура которого расположена на фокальной ее поверхности.Three types of signals are fed from the 1st output of the synchronizer 4 to the 1st input of the block of transceiver modules 1: the first is pulse signals with high-frequency filling to start the transmitters 10 of the transceiver modules 2 (PPM), the second is the local oscillator frequency signals and phase reference frequency signals detectors of
Линза Люнеберга 3 (фиг.3) представляет собой сферу из диэлектрического материала с переменным коэффициентом преломления. Она обеспечивает преобразование сферической электромагнитной волны излучателя, расположенного на ее фокальной поверхности, в электромагнитную волну с плоским фронтом, распространяющимся вдоль диаметра, проходящего через излучатель (см., например, [3]). Показатель преломления линзы n(r) должен соответствовать следующей зависимостиLuneberg lens 3 (figure 3) is a sphere of dielectric material with a variable refractive index. It provides the conversion of a spherical electromagnetic wave of the emitter located on its focal surface into an electromagnetic wave with a flat front propagating along the diameter passing through the emitter (see, for example, [3]). The refractive index of the lens n (r) should correspond to the following dependence
где r - расстояние между центром и текущим слоем линзы;where r is the distance between the center and the current layer of the lens;
nR - показатель преломления на поверхности линзы, т.е. при r=R;n R is the refractive index on the surface of the lens, i.e. at r = R;
R - радиус линзы.R is the radius of the lens.
Показатель преломления nR обычно выбирается близким 1, что позволяет снизить отражения от поверхности линзы.The refractive index n R is usually chosen close to 1, which allows to reduce reflections from the surface of the lens.
Размещение на поверхности шара N излучателей позволяет получить многолучевую диаграмму направленности, каждый луч которой обеспечивают работу по одному из N пространственных каналов.Placing N emitters on the surface of the ball makes it possible to obtain a multi-beam radiation pattern, each beam of which provides operation along one of the N spatial channels.
Для оценки диаграммы направленности сферической линзы Люнеберга 3 ее можно заменить плоской круглой апертурой радиуса, равного радиусу линзы, а распределение поля по раскрыву (апертуре) принять близким к равномерному. Тогда ширину диаграммы направленности луча θ, создаваемого точечным излучателем, можно рассчитать по формуле [4]:To evaluate the directivity pattern of a Luneberg 3 spherical lens, it can be replaced with a flat circular aperture of radius equal to the radius of the lens, and the field distribution over the opening (aperture) should be taken close to uniform. Then the width of the beam pattern θ created by the point emitter can be calculated by the formula [4]:
где λ - длина волны,where λ is the wavelength
D=2R.D = 2R.
Например, при D=50 см, λ=3 см будем иметь θ=3,4° (0,06174 радиан).For example, with D = 50 cm, λ = 3 cm, we will have θ = 3.4 ° (0.06174 radians).
РЛС, предназначенные для работы в передней полусфере летательных аппаратов, имеют зону обзора, которая составляет по азимуту εг=±60° и εв=±30° по углу места при ширине луча диаграммы направленности 3-5°, что составляет около четверти полного телесного угла. Для перекрытия этой зоны лучом шириной θ=3,4° необходимо иметь N лучей:Radar intended for operation in the forward hemisphere aircraft have viewing zone that is at an azimuth ε r = ± 60 ° and ε = ± at 30 ° elevation beamwidth at 3-5 ° directivity pattern, that is about a quarter full solid angle. To overlap this zone with a beam of width θ = 3.4 °, it is necessary to have N rays:
Каждый излучатель, формирующий один луч диаграммы направленности РЛС, является элементом одного ППМ, поэтому для формирования многолучевой диаграммы на поверхности линзы необходимо разместить соответствующее число облучателей. При этом, если θ выражено в радианах, то каждый модуль может занимать часть поверхности сферы Sэ, не более:Each emitter that forms one beam of the radar pattern is an element of one PPM, therefore, to form a multi-beam pattern on the surface of the lens, it is necessary to place the corresponding number of illuminators. Moreover, if θ is expressed in radians, then each module can occupy part of the surface of the sphere S e , not more than:
Известные образцы аналогичных приемопередающих модулей, используемых, например, в активных фазированных антенных решетках и выполненных на микросхемах в диапазоне волн 3 см [5], имеют со стороны расположения излучателей размеры около 1,1×1,1=1,21 см2, что показывает возможность размещения требуемого числа ППМ на четверти поверхности сферы диаметром 50 см для реализации параллельного обзора углового сектора в пределах εг=±60° по азимуту и εв=±30° по углу места при ширине луча диаграммы направленности 3,4°.Known samples of similar transceiver modules used, for example, in active phased antenna arrays and made on microcircuits in the wavelength range of 3 cm [5], have an emitter size of about 1.1 × 1.1 = 1.21 cm 2 , which shows the possibility of placing a desired number of MRP-quarters of a sphere 50 cm in diameter for the implementation of parallel viewing angular sector within ε r = ± 60 ° in azimuth and in ε = ± 30 ° in elevation beam width at 3.4 ° beam pattern.
Блок ППМ 1 (фиг.4) представляет собой кассету, содержащую N приемопередающих модулей 2, излучатели которых расположены на внутренней стороне кассеты, имеющей сферическую форму, т.е. обращены в сторону линзы 3. Внутренняя сторона блока ППМ 1 и поверхность линзы 3 имеют минимальный зазор. Блок ППМ 1 жестко закреплен на внутренней раме 16 карданного подвеса, которая установлена внутри внешней рамы 17. Линза 3 жестко укреплена на основании, связанном с несущими конструктивными элементами ЛА, а блок ППМ 1 может поворачиваться вокруг нее по горизонтали (по углу азимута) и по вертикали (по углу места) с помощью привода 9 блока ППМ, что позволяет производить установку зоны обзора РЛС в более широких пределах, чем зона параллельного обзора. Подключение блока ППМ 1 к другим электронным блокам РЛС производится гибкими соединителями.The
Таким образом, зондирующие сигналы одновременно излучаются по N угловым каналам. Отраженные от цели радиосигналы принимаются соответствующим лучом диаграммы направленности РЛС, фокусируются линзой 3 на излучателе ППМ этого канала и поступают через антенное плечо циркулятора 11 на его выходное плечо и далее на 1-й вход приемника 13. Приемник 13 содержит последовательно включенные малошумящий усилитель, смеситель, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор, с помощью которых принятый каналом ответный сигнал усиливается по высокой частоте, преобразуется на промежуточную частоту, усиливается на промежуточной частоте и детектируется. На 2-й вход приемника 13 по входным цепям 1-2 ППМ 2 поступают сигнал гетеродина и опорный сигнал промежуточной частоты фазовых детекторов. Видеосигналы с выхода приемника 13 подаются на 1-й вход аналого-цифрового преобразователя 14, где они подвергаются дискретизации по времени и амплитуде. Импульсные сигналы для запуска АЦП 14 поступают по входной цепи 1-3 ППМ 2. Принятые сигналы в цифровой форме поступают с выхода АЦП 14 на выход соответствующего ППМ 2 и далее через выход блока ППМ 1 на 1-й вход процессора сигналов 6.Thus, the probing signals are simultaneously emitted through N angular channels. The radio signals reflected from the target are received by the corresponding beam of the radar beam pattern, focused by a lens 3 on the PPM emitter of this channel and fed through the antenna arm of the circulator 11 to its output arm and then to the first input of the
В процессоре сигналов 6 производят накопление, свертку, пороговую обработку выходных сигналов каждого приемопередающего модуля 2, а также дальномерные и доплеровские измерения принятого эхо-сигналов, в результате которых определяют такие параметры всех целей, как их координаты и радиальная скорость, в текущем временном кадре обработки радиолокационной информации (кадре обзора). Цифровая обработка сигналов в процессоре 6 производится в соответствии с алгоритмами, изложенными в [7, с.35-107].In signal processor 6, accumulation, convolution, and threshold processing of the output signals of each
С 1-го выхода процессора сигналов 6 цифровые данные о параметрах цели, полученные в каждом кадре обзора, передаются в процессор данных 7, где по нескольким кадрам обзора производят завязку трассы цели, уточняют ее координаты и скорость в соответствии с алгоритмами, изложенными в [7, с.108-186]. Кроме того, процессор сигналов 6 формирует видеоинформацию о целях, предназначенную для отображения на индикаторе 5 в каждом кадре обзора.From the 1st output of the signal processor 6, digital data on the target parameters obtained in each frame of the review are transmitted to the data processor 7, where, along several frames of the survey, the target path is fixed, its coordinates and speed are specified in accordance with the algorithms described in [7 , p.108-186]. In addition, the signal processor 6 generates video information about the goals, intended for display on the indicator 5 in each frame of the review.
Процессор сигналов 6 может быть реализован, например, на специализированной комбинированной многопроцессорной ЭВМ (многомашинному комплексу) для обработки радиолокационных сигналов и для решения задач управления в реальном масштабе времени типа «Багет-55-04» [6, с.19]. Эта ЭВМ состоит из программируемого процессора сигналов и управляющего вычислительного устройства, объединенных общей магистралью цифрового обмена, а также имеет модули интерфейса для внешнего обмена информацией. Эта ЭВМ имеет также графический контроллер, с помощью которого цифровая информация о координатах целей преобразуется в видеоинформацию и выдается через второй выход процессора сигналов 6 на вход индикатора 5.Signal processor 6 can be implemented, for example, on a specialized combined multiprocessor computer (multi-machine complex) for processing radar signals and for solving real-time control tasks of the “Baguette-55-04” type [6, p.19]. This computer consists of a programmable signal processor and control computing device, united by a common digital communication highway, and also has interface modules for external information exchange. This computer also has a graphic controller, with the help of which digital information about the coordinates of the targets is converted into video information and issued through the second output of the signal processor 6 to the input of indicator 5.
Процессор данных 7 управляет также работой процессора сигналов 6, блока управления зоной обзора 8, режимами работы блока ППМ 1 и синхронизатора 4 в различных режимах работы радиолокационной системы ЛА, а также выдает данные для работы процессора сигналов 6 и блока управления зоной обзора 8 с учетом данных пилотажно-навигационного комплекса ЛА (ПНК) о параметрах траектории движения ЛА, таких как курс, крен, тангаж, и команд от информационно-управляющего поля кабины ЛА, таких как команды начальной установки или изменения углового положения центра зоны параллельного обзора по азимуту и углу места, что обеспечивает начальную установку зоны обзора РЛС экипажем ЛА и пространственную стабилизацию зоны обзора при эволюциях ЛА.The data processor 7 also controls the operation of the signal processor 6, the control unit for the viewing area 8, the operating modes of the
Процессор данных 7 может быть реализован, например, на ЭВМ для управления объектами в реальном масштабе времени типа «Багет-53» [7, с.13]. Эта ЭВМ состоит из процессора, оперативного и репрограммируемого запоминающих устройств, модулей интерфейса для обмена информацией с внешними устройствами бортовой радиоэлектронной аппаратуры ЛА по стандарту ARINC 429 и по стандарту MIL STD 1553 В, объединенных общей магистралью цифрового обмена. Эта ЭВМ имеет открытую архитектуру и может содержать модуль параллельного интерфейса по ГОСТ 26765.51-86 для обмена информацией с другими блоками РЛС.The data processor 7 can be implemented, for example, on a computer for real-time control of objects of the “Baguette-53” type [7, p.13]. This computer consists of a processor, operational and reprogrammable memory devices, interface modules for exchanging information with external devices of aircraft avionics according to the ARINC 429 standard and the MIL STD 1553 V standard, united by a common digital communication line. This computer has an open architecture and may contain a parallel interface module in accordance with GOST 26765.51-86 for exchanging information with other radar units.
Обнаруженные цели в виде яркостных отметок отображаются в прямоугольных координатах на экране индикатора 5, который представляет собой устройство отображения телевизионного типа, например цифровой дисплей. По изображению на экране анализируют радиолокационную информацию, т.е. отметки целей. Одновременно с радиолокационной информацией процессор сигналов 6 формирует и выдает на индикатор 5 дополнительную информацию, такую как шкала дальности, символы подвижных целей, буквенно-цифровые сообщения о режиме работы аппаратуры, текущие пилотажные и навигационные параметры летательного аппарата.Detected targets in the form of brightness marks are displayed in rectangular coordinates on the screen of indicator 5, which is a television-type display device, for example, a digital display. Using the image on the screen, radar information is analyzed, i.e. target marks. Simultaneously with the radar information, the signal processor 6 generates and displays additional information on the indicator 5, such as a range scale, symbols of moving targets, alphanumeric messages about the operating mode of the equipment, current flight and navigation parameters of the aircraft.
Процессор данных 7 вырабатывает и выдает через 2-й выход цифровые данные в блок управления зоной обзора 8 по азимуту и углу места, в котором они преобразуются в аналоговые сигналы, поступающие затем на привод 9 блока 1 ППМ. Блок ППМ начинает поворачиваться исполнительными элементами привода 9 таким образом, чтобы зона обзора РЛС заняла заданное положение.The data processor 7 generates and outputs through the 2nd output digital data to the control unit of the viewing area 8 in azimuth and elevation, where they are converted into analog signals, which are then transmitted to the drive 9 of the
Процессор данных 7 выдает через 4-й выход на 2-й вход блока ППМ 1 адресные цифровые сигналы управления режимом работы каждого ППМ 2, которые поступают через 2-й вход ППМ 2 на вход блока управления режимами 15. Эти сигналы декодируются блоком управления 15 в команды управления передатчиком 10, на который они подаются через его 2-й вход с 1-го выхода блока управления режимами 15, и в команды управления приемником 13, на который они подаются через его 3-й вход с 2-го выхода блока управления режимами 15. С помощью этих команд обеспечивается управление мощностью передатчика и чувствительностью приемника.The data processor 7 issues through the 4th output to the 2nd input of the
Синхронизирующее устройство 4 обеспечивает синхронную работу составных частей системы наведения и содержит задающий генератор с кварцевой стабилизацией частоты и управляемый синтезатор частот, который может быть, например, реализован в соответствии с [8]. Высокостабильные гармонические колебания от задающего генератора подаются на сигнальный вход синтезатора частот.С выходов синтезатора сигналов, которые одновременно являются выходами синхронизирующего устройства 4, выдаются с 1-го выхода на 1-й вход блока ППМ 1 - периодические импульсные сигналы со стабильным высокочастотным заполнением для передатчиков 10 ППМ, сигналы гетеродина приемников 13 ППМ и опорных сигналов промежуточной частоты для фазовых детекторов приемников, периодические импульсные сигналы для запуска АЦП, со 2-го выхода на 2-й вход процессора сигналов 6 - периодические импульсные тактовые сигналы синхронизации. На управляющий вход синхронизатора 4 с 3-го выхода процессора данных 7 поступают сигналы управления режимами работы, что позволяет управлять длительностью и периодом повторения зондирующих импульсов, а также изменять несущую частоту.The synchronizing device 4 provides synchronous operation of the components of the guidance system and contains a master oscillator with quartz frequency stabilization and a controlled frequency synthesizer, which can, for example, be implemented in accordance with [8]. Highly stable harmonic oscillations from the master oscillator are fed to the signal input of the frequency synthesizer. From the outputs of the signal synthesizer, which are simultaneously the outputs of the synchronizing device 4, are issued from the 1st output to the 1st input of the
Пропускная способность радиолокационной системы с N параллельными каналами равна числу этих каналов N, а для системы с временным разделением каналов - числу просмотренных в единицу времени (секунду) угловых секторов, в каждом из которых производится зондирование в течение времени tобн, т.е. величине 1/tобн. Выигрыш по пропускной способности в предлагаемой системе можно оценить по формуле ВПС=N·tобн. Значение tобн выбирается из условия надежного обнаружения цели за это время и составляет обычно tобн=0,01-0,03 с. Следовательно, при N≈600 получаем ВПС≈600(0,01-0,03)=6-18 раз. Кроме того, в предлагаемой системе обзор всех N угловых секторов происходит непрерывно, а обнаружение и измерение параметров целей в зоне ответственности РЛС происходит за один кадр обзора, равный времени принятия решения о наличии или отсутствии цели, который можно принять равным tобн, тогда как обзор той же зоны в РЛС с временным разделением каналов происходит за время одного периода обзора Тобз, равного произведению числа каналов на время нахождения луча в каждом канале, т.е. N·tобн. Если цель появляется случайно в любом из каналов с равной вероятностью, то математическое ожидание времени ее обнаружения за один период обзора составит m(Тобн)=Тобз/2. Следовательно, в среднем выигрыш по времени для предлагаемой системы составит ВВР=m(Тобн)/tобн=Тобз/(2tобн)=(Ntобн)/(2tобн)=N/2.The bandwidth of a radar system with N parallel channels is equal to the number of these channels N, and for a system with time division of channels it is equal to the number of angular sectors viewed per unit time (second), in each of which sounding is performed for a time t obn , i.e.
Таким образом, предлагаемая многоканальная радиолокационная система летательного аппарата обеспечивает существенный выигрыш по пропускной способности и времени обнаружения целей за счет параллельного по пространству и непрерывного по времени обзора зоны ответственности РЛС многолучевой диаграммой направленности, полностью перекрывающей указанную зону. Этим повышается вероятность обнаружения и сопровождения большого числа целей, в том числе малозаметных и кратковременно находящихся в зоне ответственности РЛС.Кроме того, имеется возможность значительного повышения темпа обновления информации о пространственном положении целей, что позволяет повысить точность слежения за их траекториями.Thus, the proposed multi-channel radar system of the aircraft provides a significant gain in throughput and target detection time due to the parallel in space and time-continuous viewing of the radar zone of responsibility by a multi-beam radiation pattern that completely covers the specified zone. This increases the likelihood of detecting and tracking a large number of targets, including those inconspicuous and briefly located in the radar’s area of responsibility. In addition, there is the possibility of a significant increase in the rate of updating information about the spatial position of targets, which improves the tracking accuracy of their trajectories.
Источники информацииInformation sources
1. В.Н.Ветлинский, Г.Н.Ульянов. Многоцелевые РЛС. М., - Воениздат, 1975, с 27-30.1. V.N. Vetlinsky, G.N. Ulyanov. Multipurpose radar. M. - Military Publishing, 1975, from 27-30.
2. Ю.А.Шишов, В.А.Ворошилов. Многоканальная радиолокация с временным разделением каналов. М., Радио и связь, 1987, с.13-15.2. Yu.A. Shishov, V.A. Voroshilov. Time-division multi-channel radar. M., Radio and Communications, 1987, p.13-15.
3. A.З.Фрадин. Антенно-фидерные устройства. М., Связь, 1977, с 336, 337.3. A.Z. Fradin. Antenna feeder devices. M., Communication, 1977, p. 336, 337.
4. Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника, том 2. М., Советское радио, 1977, с. 61.4. Reference radar. Ed. M. Skolnik,
5. Активные фазированные антенные решетки. Под ред. Д.И.Воскресенского и А.И.Канащенкова. М., Радиотехника, 2004, с 25-31.5. Active phased array antennas. Ed. D.I. Voskresensky and A.I. Kanaschenkov. M., Radio Engineering, 2004, p. 25-31.
6. Багет-семейство ЭВМ для специальных применений. Каталог продукции конструкторского бюро «Корунд-М» издание 3, М., 2000 г.6. Baguette-family of computers for special applications. Product catalog of the Corund-M Design Bureau, edition 3, M., 2000
7. С.З.Кузьмин. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М., Радио и связь, 1986, с. 35-186.7.S.Z. Kuzmin. Fundamentals of designing systems for digital processing of radar information. M., Radio and Communications, 1986, p. 35-186.
8. А.В.Рыжков, В.Н.Попов. Синтезаторы в технике радиосвязи. М., Радио и связь, 1991, с. 62-74, 110-133.8. A.V. Ryzhkov, V.N. Popov. Synthesizers in radio technology. M., Radio and Communications, 1991, p. 62-74, 110-133.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005137220/09A RU2316021C2 (en) | 2005-12-01 | 2005-12-01 | Multichannel radar system of flight vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005137220/09A RU2316021C2 (en) | 2005-12-01 | 2005-12-01 | Multichannel radar system of flight vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005137220A RU2005137220A (en) | 2007-06-10 |
| RU2316021C2 true RU2316021C2 (en) | 2008-01-27 |
Family
ID=38312132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005137220/09A RU2316021C2 (en) | 2005-12-01 | 2005-12-01 | Multichannel radar system of flight vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2316021C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444758C1 (en) * | 2010-06-16 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Головное системное конструкторское бюро Концерна ПВО "Алмаз-Антей" имени академика А.А. Расплетина" (ОАО "ГСКБ "Алмаз-Антей") | Method for determining number, velocity and range of targets and amplitudes of signals reflected from them as per return signal in digital channel of radar |
| RU2504057C1 (en) * | 2012-06-20 | 2014-01-10 | Открытое Акционерное Общество "Авиационная Холдинговая Компания "Сухой" | Multipurpose aircraft antenna feeder system |
| RU2566396C1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-10-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Multipurpose aircraft antenna feeder system |
| RU2576466C2 (en) * | 2014-10-13 | 2016-03-10 | Александр Абрамович Часовской | Device for searching pulse emitters |
| RU2738689C2 (en) * | 2016-08-24 | 2020-12-15 | Зе Боинг Компани | Antenna unit with a controlled beam pattern using a dielectric lens |
-
2005
- 2005-12-01 RU RU2005137220/09A patent/RU2316021C2/en active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444758C1 (en) * | 2010-06-16 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Головное системное конструкторское бюро Концерна ПВО "Алмаз-Антей" имени академика А.А. Расплетина" (ОАО "ГСКБ "Алмаз-Антей") | Method for determining number, velocity and range of targets and amplitudes of signals reflected from them as per return signal in digital channel of radar |
| RU2504057C1 (en) * | 2012-06-20 | 2014-01-10 | Открытое Акционерное Общество "Авиационная Холдинговая Компания "Сухой" | Multipurpose aircraft antenna feeder system |
| RU2566396C1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-10-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Multipurpose aircraft antenna feeder system |
| RU2576466C2 (en) * | 2014-10-13 | 2016-03-10 | Александр Абрамович Часовской | Device for searching pulse emitters |
| RU2738689C2 (en) * | 2016-08-24 | 2020-12-15 | Зе Боинг Компани | Antenna unit with a controlled beam pattern using a dielectric lens |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005137220A (en) | 2007-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8009080B2 (en) | Weather radar and weather observation method | |
| US8456349B1 (en) | Three dimensional radar method and apparatus | |
| Kingsley et al. | Understanding radar systems | |
| US11454702B2 (en) | Synthetic aperture radar method and synthetic aperture radar device | |
| EP1872149B1 (en) | Positioning system with a sparse antenna array | |
| KR100852103B1 (en) | Altitude estimation system and method | |
| US20080291087A1 (en) | Split aperture array for increased short range target coverage | |
| US9958539B2 (en) | Real aperture radar system for use on board a satellite and for maritime surveillance applications | |
| JPH1114749A (en) | Radar device | |
| US20190033440A1 (en) | Interferometric multiple object tracking radar system for precision time space position information data acquisiton | |
| US4558594A (en) | Phased array acoustic antenna | |
| GB2250154A (en) | Object locating system | |
| Schirru et al. | Advantages of Using a C-band Phased Array Feed as a Receiver in the Sardinia Radio Telescope for Space Debris Monitoring | |
| CN111090094A (en) | Method and system for measuring dual-beam angle of pulse Doppler radar and storage medium | |
| RU2315332C1 (en) | Radiolocation station | |
| RU2316021C2 (en) | Multichannel radar system of flight vehicle | |
| KR20200125095A (en) | Radar using array antenna rotation and method for acquiring 3d image thereof | |
| Schejbal et al. | Czech radar technology | |
| WO2021087706A1 (en) | Radar system, movable platform and radar system control method | |
| US7280072B2 (en) | System for the relative navigation of aircraft and spacecraft using a phased array antenna | |
| KR20190140328A (en) | Electronic scanner to detect moving target | |
| RU2697662C1 (en) | Method of measuring angular coordinates of targets by a radar station with a digital antenna array | |
| US3568185A (en) | Mapping signal display apparatus | |
| JP2646880B2 (en) | Airborne radar equipment | |
| JP2004132827A (en) | Radar device and radar system |