RU2692076C1

RU2692076C1 - Method of scanning space (versions)

Info

Publication number: RU2692076C1
Application number: RU2018130437A
Authority: RU
Inventors: Борис Григорьевич Беляев; Феликс Николаевич Вознесенский; Павел Васильевич Заболотный; Владимир Рафаэльевич Каспарьянц; Евгений Александрович Нестеров; Владимир Иванович Хоменко
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2019-06-21

Abstract

FIELD: radar ranging and radio navigation.SUBSTANCE: invention relates to radiolocation and can be used to improve control means (CM) surface-to-air missile systems or systems. In the first version of the survey method of space, based on primary examination of space using a long-wave radar station∂ and then – by means of short-wave RSs, generating signals radar station∂ with speed resolution, determining angular coordinates of sectors not containing targets, which are excluded from space to be inspected by means of RSs, and in second version of method of scanning space using radar station∂ determining angular coordinates and ranges to targets, generating gates on said coordinates, which are viewed using RSs, using signals with speed resolution with unambiguous range within gates.EFFECT: longer target detection range CM, high noise-immunity against passive interference.2 cl

Description

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для совершенствования средств управления зенитно-ракетных комплексов (ЗРК) или систем (ЗРС).The inventions relate to the field of radar and can be used to improve the management of anti-aircraft missile systems (SAM) or systems (SAM).

ЗРК (ЗРС) предназначены для противовоздушной обороны важных административно-промышленных центров и объектов территории страны и Вооруженных сил (А. Леманский и др. журнал «Воздушно-космическая оборона», №3(40), 2008). Управление ЗРС осуществляют с помощью средства управления (СУ).ZRK (ZRS) are designed for air defense of important administrative and industrial centers and facilities of the country and the Armed Forces (A. Lemansky and others. Aerospace Defense magazine, No. 3 (40), 2008). The control of the air defense missile systems is carried out with the help of control means (SU)

Известное СУ (там же, стр. 71) состоит из пункта боевого управления (ПБУ) и радиолокационного комплекса (радиолокационной станции - РЛС), входы-выходы которых взаимно соединены, а выход ПБУ является выходом СУ.The known SS (ibid., P. 71) consists of a command and control center (PBU) and a radar complex (radar station - radar), the inputs and outputs of which are interconnected, and the output of the PBU is the output of the SU.

С помощью РЛС (РЛК) осуществляют обзор пространства, обнаружение целей и передачу их координат на вход ПБУ, с помощью которого управляют РЛС путем подачи на ее вход управляющих команд, дальность действия СУ определяется дальностью действия РЛС.Using a radar (RLS) provide an overview of the space, the detection of targets and the transfer of their coordinates to the input PBU, with which the radar is controlled by submitting control commands to its input, the range of the SU is determined by the range of the radar.

К РЛС предъявляют достаточно высокие требования по дальности обнаружения, по точности измерения координат целей и разрешающей способности по ним. При этом требования по разрешающей способности по угловым координатам в сочетании с ограничениями по размерам антенны (для мобильных РЛС) приводят к необходимости использования сантиметрового диапазона волн (например, S диапазона). При создании ЗРС первых поколений для уровня развития средств нападения того времени указанные требования к РЛС, определяющие параметры СУ, удавалось выполнить в S диапазоне (далее РЛСs с длиной волны λs).RLS impose rather high requirements on the detection range, on the accuracy of measuring the coordinates of targets and on their resolution. At the same time, the requirements for the resolution of angular coordinates in combination with restrictions on the size of the antenna (for mobile radars) lead to the need to use a centimeter wave band (for example, S). When creating the first-generation ground-to-ground readiness systems for the level of development of attack weapons of that time, the specified requirements for radars, determining the parameters of SU, were met in the S band (hereinafter referred to as radars with a wavelength λs).

В последние десятилетия тактико-технические характеристики средств нападения непрерывно возрастают: значительно снижается радиолокационная заметность целей, в т.ч. за счет технологии «Стеле», появились высокоэффективные средства радиоэлектронного подавления РЛС (пассивные и активные помехи), возросла эффективность высокоточного оружия; появление целей с гиперзвуковыми скоростями привело к увеличению необходимых рубежей их обнаружения. В результате возросли требования к параметрам СУ (к входящей в него РЛС): к дальности обнаружения малозаметных целей в условиях действия организованных пассивных и активных помех, к скрытности работы (к минимизации времени выхода РЛС в эфир).In recent decades, the tactical and technical characteristics of the means of attack are continuously increasing: the radar visibility of targets is significantly reduced, including due to the technology "Stele", appeared highly effective means of electronic suppression of the radar (passive and active interference), increased the effectiveness of high-precision weapons; the appearance of targets with hypersonic speeds has led to an increase in the required lines of their detection. As a result, the requirements for control system parameters (for the radar unit included in it) have increased: for the detection range of unobtrusive targets under the conditions of organized passive and active interference, for secrecy of work (for minimizing the radar output time).

Возрастающие требования к РЛС постоянно усложняют их выполнение в S диапазоне, поскольку возможности повышения ее потенциала для мобильного варианта построения, практически, исчерпаны.Increasing requirements for radar systems constantly complicate their fulfillment in the S range, since the possibilities of increasing its potential for a mobile version of construction are practically exhausted.

Известен способ обзора пространства комплексом, состоящим из РЛС (или приемопередающих модулей) метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов волн, основанный на первичном осмотре пространства с помощью радиолокационной станции РЛС∂ или приемопередающего модуля ППМ∂ с длиной волны λ∂ и последующего осмотра с помощью РЛСs с длиной волны λs<λ∂. За счет преимуществ метрового диапазона волн, РЛС в этом диапазоне используют в качестве средств дальнего обнаружения, дециметрового диапазона - в качестве средств обнаружения средней дальности, а сантиметрового диапазона - средств обнаружения малой дальности (Патент RU №2346291, с. 7 строки 4…8). Работа комплекса состоит в следующем. Первичный осмотр пространства и обнаружение цели осуществляют с помощью РЛС метрового диапазона, последующий - с помощью РЛС дециметрового, когда обнаруженная цель входит в среднюю зону, и РЛС сантиметрового, когда она входит в ближнюю зону.There is a method of reviewing the space by a complex consisting of radar (or transceiver modules) of meter, decimeter and centimeter wavelengths, based on a primary inspection of space using radar radar ∂ or transceiver module PPM длиной with a wavelength λ ос and subsequent inspection using radar s wavelength λs <λ∂. Due to the advantages of the meter range of waves, radar in this range is used as a means of long-range detection, decimeter range - as means of detecting medium range, and a centimeter range - means of detecting short range (Patent RU №2346291, p. 7 lines 4 ... 8) . The work of the complex is as follows. The initial inspection of the space and the detection of the target are carried out using a meter-range radar, followed by a decimeter radar, when the detected target enters the middle zone, and a centimeter radar, when it enters the near zone.

Преимущество способа состоит в возможности обнаружить с помощью РЛС метрового диапазона малозаметные цели на дальних рубежах. Это основано на том, что эффективная площадь рассеяния (ЭПР) цели растет с увеличением длины волны; так, в метровом и дециметровом диапазонах волн ее величина значительно превышает ЭПР в сантиметровом диапазоне, поэтому, например, дальность обнаружения малозаметных целей длинноволновыми РЛС в 1,75 раз больше, чем РЛСs (IEEE, 1985, Radar-85, p. 159-162).The advantage of this method is the ability to detect low-profile targets at long-range lines using a radar meter range. This is based on the fact that the effective scattering area (EPR) of a target increases with increasing wavelength; so, in the meter and decimeter wavelengths, its value is much higher than the EPR in the centimeter range, therefore, for example, the detection range of unobtrusive targets with long-wave radar is 1.75 times greater than the radar (IEEE, 1985, Radar-85, p. 159-162 ).

Обнаружение цели в метровом диапазоне (с низким разрешением целей по угловым координатам) решает задачи РЛС дежурного режима, а для эффективной работы ЗРС, требуется использование РЛСs. Но при использовании известного способа обзора с помощью РЛСs может быть обеспечена лишь малая дальность обнаружения, увеличить которую при сохранении размера осматриваемого пространства и времени, отводимого на это, можно лишь путем увеличения потенциала РЛСs, возможности этого, как отмечалось, практически, исчерпаны. Кроме того, известный способ не решает задачу повышения помехозащищенности РЛС от пассивных помех и основан на использовании трех РЛС (требуется введение в СУ еще двух РЛС). В этом основные недостатки известного способа, исключающие целесообразность его применения в СУ.Target detection in the meter range (with a low resolution of the targets in angular coordinates) solves the tasks of the standby radar, and for the effective operation of ground-to-ground missiles, the use of radars is required. But using a known survey method using radar systems, only a small detection range can be ensured, which, while maintaining the size of the examined space and the time allotted for it, can only be achieved by increasing the potential of the radar systems, the possibilities of this, as noted, are practically exhausted. In addition, the known method does not solve the problem of increasing the noise immunity of the radar from passive interference and is based on the use of three radars (the introduction of two more radars to the control system is required). This is the main disadvantage of this method, eliminating the feasibility of its use in the SU.

Решаемой технической проблемой (техническим результатом) является увеличение дальности обнаружения целей РЛСs (в составе СУ), в т.ч. в условиях действия пассивных помех в диапазоне длинноволновой РЛС по первому изобретению и коротковолновой - по второму.The technical problem to be solved (technical result) is an increase in the range of target detection by radars (as part of the control system), incl. under the conditions of passive interference in the range of long-wave radar according to the first invention and short-wave - according to the second.

Задача решается на основе использования в составе СУ в дополнении к РЛСs приемопередающего модуля - ППМ∂ или РЛС∂ с длиной волны λ∂>λs, на основе разделения функций между РЛС и более полного использования информации, получаемой с их помощью.The problem is solved on the basis of using in the control system in addition to the radar transceiver module - PPM or radar∂ with a wavelength λ∂> λs, on the basis of the division of functions between the radar and more complete use of the information obtained with their help.

Указанный технический результат (решение технической проблемы) по первому варианту достигается тем, что в способе обзора пространства средством управления зенитно-ракетной системы, основанном на первичном осмотре пространства с помощью РЛС с длиной волны λ∂ (РЛС∂) и последующем - с помощью РЛС с длиной волны λs<λ∂ (РЛСs), согласно изобретению формируют сигналы РЛС∂ с разрешением по скорости, определяют угловые координаты секторов, не содержащих целей, которые исключают из пространства, подлежащего осмотру с помощью РЛСs.This technical result (solution of a technical problem) in the first embodiment is achieved by the fact that in the method of viewing the space by means of control of an anti-aircraft missile system based on a primary inspection of space using a radar with a wavelength λ∂ (RLS∂) and subsequently using a radar with The wavelength λs <λ∂ (RLSs), according to the invention, form radar signals with speed resolution, determine the angular coordinates of sectors that do not contain targets, which are excluded from the space to be inspected using radar ss.

Так же тем, что осмотр направления с помощью РЛС∂ выполняют до обнаружения признаков первой цели.Also the fact that the inspection direction using radar ∂ performed to detect signs of the first target.

Указанный технический результат (решение технической проблемы) по второму варианту достигается тем, что в способе обзора пространства средством управления зенитно-ракетной системы, основанном на первичном осмотре пространства с помощью РЛС с длиной волны λ∂ (РЛС∂) и последующем - с помощью РЛС с длиной волны λs<λ∂ (РЛСs), согласно изобретению с помощью РЛС∂ определяют угловые координаты и дальности до целей, вырабатывают стробы по этим координатам, при осмотре пространства, ограниченного этими стробами с помощью РЛСs, используют сигналы с разрешением по скорости с однозначностью по дальности в пределах стробов.This technical result (the solution of a technical problem) according to the second variant is achieved by the fact that in the method of viewing the space by means of control of an anti-aircraft missile system based on a primary inspection of space using a radar with a wavelength λ∂ (radar∂) and subsequently using radar The wavelengths λs <λ∂ (RLSs), according to the invention, use the radar дальн to determine the angular coordinates and distance to the targets, produce gates according to these coordinates, when viewing the space bounded by these gates using the radar-ss, signals are used Released speed with unambiguous in range within strobes.

Указанный технический результат (решение технической проблемы) достигается тем, что в средство управления зенитно-ракетной системы (СУ), содержащее радиолокационную станцию (РЛС) с длиной волны λs (РЛСs) и пункт боевого управления (ПБУ), входы - выходы которого соединены с выходами - входами РЛСs, выход ПБУ является выходом СУ, согласно изобретению введен приемопередающий модуль - ППМ∂ или РЛС∂ с длиной волны λ∂>λs, входы - выходы ППМ∂ (РЛС∂) соединены с дополнительными выходами - входами РЛСs.This technical result (solution of a technical problem) is achieved by the fact that a control device of an anti-aircraft missile system (SU) containing a radar station (radar) with a wavelength λs (radar s) and a command and control station (PBU), inputs and outputs of which are connected to the outputs are the radar inputs, the output of the PBU is the output of the control system, according to the invention, a transceiver module was introduced — MRP or RLS — with a wavelength λ∂> λs, inputs — MRP outputs (RLS) are connected to additional outputs — radar inputs.

Суть изобретений состоит в следующем.The essence of the invention is as follows.

Как указывалось выше, дальность обнаружения целей возрастает с увеличением длины волны РЛС, поэтому при осмотре всего заданного для контроля пространства дальность действия РЛС∂ может значительно превышать дальность РЛСs. Поставленная перед изобретениями задача - увеличение дальности обнаружения целей РЛСs (в составе СУ), решается тем, что с ее помощью осматривают не все заданное для контроля пространство, поскольку не осматривают «пустые» направления, где с помощью РЛС∂ не обнаружено признаков цели (п. 1 формулы). Достаточно исключить из осмотра «пустые» направления, чтобы увеличить концентрацию энергии РЛСs в направлениях, где с помощью РЛС∂ обнаружены цели (измерены их координаты) или их признаки (без измерения дальности до целей), и в направлениях, попадающих в область провалов РЛС∂, чтобы достичь увеличения дальности действия РЛСs. (Признак «исключают из пространства, подлежащего осмотру с помощью РЛСs» означает, что необходимо осматривать не только направления, где с помощью РЛС∂ обнаружены признаки целей, но и направления, попадающих в область провалов РЛС∂, возникающих из-за значительного влияния в диапазоне длинных волн отражений от земли (Справочник по основам радиолокационной техники под. Ред. В.В. Дружинина; Воениздат МО СССР, М. 1967, с. 95)As mentioned above, the target detection range increases with increasing radar wavelength, therefore, when looking at the entire space specified for space control, the radar range can significantly exceed the radar range. The task set before the inventions is to increase the detection range of the radar targets (as part of the control system), it is solved by not inspecting everything given for the control space, because they do not inspect the “empty” directions, where no signs of the target are detected using the radar Л . 1 formula). It is enough to exclude “empty” directions from inspection in order to increase the radar energy concentration in the directions where the targets were detected (their coordinates were measured) or their signs (without measuring the distance to the targets), and in the directions falling into the radar dip area. to achieve increased range radars. (The sign "excluded from the space to be inspected using radars" means that it is necessary to inspect not only the directions where signs of targets were detected using radar но, but also directions that fall in the region of radar dips∂ resulting from of long waves of reflections from the earth (Reference book on the fundamentals of radar technology ed. by VV Druzhinin; Voenizdat of the USSR Ministry of Defense, Moscow, 1967, p. 95)

Степень возможного увеличения концентрации энергии РЛСs в подлежащих осмотру направлениях при использовании заявляемых изобретений может быть определена величинойThe degree of possible increase in the energy concentration of the radar stations in the directions to be inspected using the claimed inventions can be determined by

где

Where

N - число обнаруженных РЛС∂ «пустых» направлений;N is the number of “empty” directions detected by the radar station;

βε - угловой размер разрешаемого РЛС∂ направления (азимут × угол места);βε is the angular size of the radar direction allowed (azimuth × elevation angle);

BE - угловой размер контролируемого СУ пространства.BE - the angular size of the controlled SU space.

Причинно - следственная связь между техническим результатом - увеличение дальности обнаружения целей РЛСs (в составе СУ) и признаками формулы изобретения: с помощью РЛС∂ «определяют угловые координаты секторов, не содержащих целей, которые исключают из пространства, подлежащего осмотру с помощью РЛСs (п. 1) состоит в том, что эти признаки предусматривают исключение затрат энергии РЛСs на осмотр «пустых» направлений пространства, что позволяет в пределе всю ее энергию тратить на осмотр направлений пространства, содержащих цели или признаки их наличия, и направлений, попадающих в область провалов РЛС∂, что обеспечивает увеличение дальности действия РЛСs без увеличения ее потенциала.A causal relationship between the technical result - an increase in the detection range of targets for radar stations (as part of the control system) and features of the claims: using radarЛ "determine the angular coordinates of sectors that do not contain targets, which are excluded from the space to be inspected by radar stations (p. 1) consists in the fact that these signs provide for the elimination of the expenditure of energy of the radar stations to inspect the “empty” directions of space, which allows, in the limit, to spend all of its energy on the inspection of the directions of space containing goals or signs their presence, and the directions that fall into the area of the radar failure, which provides an increase in the range of the radar without increasing its potential.

Причинно - следственная связь между техническим результатом - повышение помехозащищенности от пассивных помех и признаками формулы изобретения: «формируют сигналы РЛС∂ с разрешением по скорости» (п. 1), «вырабатывают стробы по этим координатам, которые осматривают с помощью РЛСs, используя сигналы с разрешением по скорости» (п. 3), определяется тем, что эффективно подавить пассивную помеху можно лишь с помощью сигнала, обеспечивающего разрешение целей по скорости (селекцию движущейся цели - СДЦ). Известен принцип неопределенности в радиолокации, согласно которому, изменяя параметры сигнала, можно выиграть в точности по дальности за счет потери чувствительности к скорости цели (Д.Е. Вакман, Сложные сигналы и принцип неопределенности, «Сов. радио», М., 1965, с. 56). Поскольку определение дальности является необходимым условием обнаружения цели, то параметры сигналов, как правило, формируют для точного определения дальности, что и приводит к потере возможности СДЦ.The causal relationship between the technical result - increased noise immunity from passive interference and the features of the claims: "form radar signals with speed resolution" (p. 1), "produce gates according to these coordinates, which are inspected with radars using signals speed resolution ”(p. 3) is determined by the fact that it is possible to suppress passive interference effectively only with the help of a signal that ensures the speed resolution of targets (selection of a moving target - ATS). The principle of uncertainty in radiolocation is known, according to which, by changing the parameters of a signal, it is possible to gain in accuracy in range due to the loss of sensitivity to the target's speed (D.Ye. Vackman, Complex signals and the principle of uncertainty, Sov. Radio, Moscow, 1965, p. 56). Since the determination of the distance is a necessary condition for target detection, the signal parameters are usually formed for accurate determination of the distance, which leads to the loss of the ability of the MCC.

При действии пассивных помех в диапазоне РЛС∂ пунктом 1 формулы предусмотрено использование сигналов, обеспечивающих разрешение целей по скорости, ценой потери возможности определять дальность, поэтому п. 1 предусматривает с помощью РЛС∂ определение координат угловых секторов, не содержащих целей в условиях действия пассивных помех в диапазоне РЛС∂, возможно лишь при условии обеспечения РЛС∂ разрешения целей по скорости, поэтому определение дальности до целей возлагается на РЛСs. Таким образом, при действии пассивных помех в диапазоне РЛС∂ обеспечивается ее способность определять угловые координаты «пустых направлений», что обеспечивает в соответствии с п. 1 сокращение размера зоны осмотра с помощью РЛСs, что в условиях действия пассивных помех в диапазоне РЛС∂ решить задачу увеличения дальности обнаружения цели РЛСs.Under the action of passive interference in the radar range, paragraph 1 of the formula provides for the use of signals that allow targets to be resolved by speed, at the cost of losing the ability to determine the range, therefore, paragraph 1 provides for using radar radar sectors that contain no targets in the conditions of passive interference in radar ∂, is possible only under the condition of providing speed radar ∂ resolution of targets, therefore determination of the range to targets is assigned to radar s. Thus, under the effect of passive interference in the radar range, its ability to determine the angular coordinates of the “empty directions” is ensured, which, according to Clause 1, reduces the size of the inspection zone using radars, which, under the conditions of passive interference, radiate the problem increase the range of target detection radar ss.

Повышение помехозащищенности от пассивных помех в диапазоне РЛСs предусмотрено п. 3 формулы за счет использования сигналов с разрешением по скорости с однозначностью по дальности в пределах стробов, выработанных с помощью РЛС∂. (С.З. Кузьмин Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М, Радио и связь, 1986, с. 109-111.) Для этого возможно, например, использование пачки импульсов, создающих множество неоднозначных отсчетов по дальности, каждый из которых измеряет дальность с более высокой точностью (там же, с. 62); необходимо, чтобы в строб попадал лишь один импульс из пачки отраженных, что при излучении обеспечивается выбором временных интервалов в пачке. Кроме того, можно формировать узкополосные одиночные импульсы с длительностью, обеспечивающей перекрытие его только с одним стробом по дальности и не превышающей допустимый размер «мертвой зоны».Improvement of the noise immunity from passive interference in the radar range is provided in clause 3 of the formula by using signals with a speed resolution with an unambiguity in range within the gates produced by radar. (SZ Kuzmin, Fundamentals of Designing Digital Radar Information Processing Systems. M, Radio and Communications, 1986, pp. 109-111.) For this, for example, it is possible to use a burst of pulses that create a multitude of ambiguous readings in range, each of which measures range with higher accuracy (ibid., p. 62); it is necessary that only one impulse from the reflected bursts get into the strobe, which during radiation is ensured by the choice of time intervals in the batch. In addition, it is possible to form narrow-band single pulses with a duration that overlaps it with only one gate in range and not exceeding the permissible size of the “dead zone”.

Пунктом 2 формулы предусматривается возможность сокращения временных затрат РЛС∂ на осмотр направления, в котором цель находится не на максимальной дальности.Paragraph 2 of the formula provides for the possibility of reducing the time spent by the radar to inspect the direction in which the target is not at maximum range.

Заявленное п. 4 формулы средство управления реализует заявленные способы за счет дополнительного введения в известное СУ приемопередающего модуля - ППМ∂ или РЛС∂ с длиной волны λ∂>λs и установки соответствующего программного обеспечения в спецвычислители ППМ∂ или РЛС∂ и РЛСs; при этом ППМ∂ в отличие от РЛС∂ выполняет только функции излучения сигналов и приема отражений от целей.Claimed clause 4 of the formula means the control implements the claimed methods by additionally introducing into the well-known control system a transceiver module - MRP or a radar with a wavelength λ∂> λs and installing appropriate software into MRP∂ or RLS radar calculators; at the same time, PPMП, in contrast to RLS, performs only the functions of signal emission and reception of reflections from targets.

Claims

1. The way of viewing the space by means of control of an anti-aircraft missile system based on a primary survey of space using a long-wave radar with a wavelength

(Radar _∂ ) and the subsequent - using short-wave radar with a wavelength

(Radar _S ), characterized in that the initial inspection is performed before detecting the signs of the first target, thus forming radar signals _∂ with speed resolution, determine the angular coordinates of sectors that do not contain targets, which are excluded from the space to be inspected using radar _S.

2. The way of viewing the space by means of control of an anti-aircraft missile system, based on a primary survey of space using a long-wave radar with a wavelength

(Radar _∂ ) and the subsequent - using short-wave radar with a wavelength

(Radar _S ), characterized in that using radar _∂ determine the angular coordinates and distance to targets, produce gates according to these coordinates, when viewing the space bounded by these gates using radar _S , use signals with speed resolution with a single-valued range within the gates.