Радиолокатор с пассивной защитой от самонаводящихся на излучение ракет

Радиолокатор с пассивной защитой от самонаводящихся на излучение ракет. Полезная модель относится к радиолокационным устройствам, а именно к радиолокаторам с пассивным способом защиты от самонаводящихся на излучение ракет. Задачей полезной модели является совершенствование конструкции радиолокатора с пассивной защитой от самонаводящихся на излучение ракет в интересах более обоснованного выключения передатчика радиолокатора для обеспечения срыва наведения самонаводящихся на излучение ракет на радиолокатор. Для решения указанной задачи в состав устройства предлагается дополнительно ввести блок определения эффективной поверхности рассеивания (ЭПР) воздушного объекта с соответствующим изменением межблочных связей для определения ЭПР сопровождаемых радиолокатором воздушных объектов, чтобы на основе имеющихся данных об их координатах, параметрах движения и ЭПР принять решение о принадлежности сопровождаемых воздушных объектов к самонаводящимся на излучение ракетам и исключить пропуск воздушного объекта при ошибочном принятии его за самонаводящуюся на излучение ракету. Предложенное устройство имеет более высокие показатели идентификации воздушных объектов, так как позволяет с большей вероятностью правильно принять решение о типе сопровождаемого объекта. Предложенное радиолокационное устройство рекомендуется использовать в радиолокационных станциях с цифровой обработкой информации, функционирующих в интересах обороны объектов, а также в интересах современных диспетчерских служб аэропортов.

Полезная модель относится к радиолокационным устройствам, а именно к радиолокаторам с пассивным способом защиты от самонаводящихся на излучение ракет.

Известен радиолокатор «Гамма-СГ» [1], в котором для защиты от самонаводящихся на излучение ракет использовано сопряжение с внешним радиолокационным обнаружителем, который выделяет воздушные объекты, летящие на радиолокатор, определяет их скорость, рассчитывает время их подлета к радиолокатору и в момент времени, обеспечивающий пролет мимо радиолокатора самонаводящихся на излучение ракет из-за отсутствия информации о его координатах в головке самонаведения ракеты, подает на радиолокатор команду на отключение излучения, а по истечении времени подлета подает команду на включение излучения.

Недостатками такой защиты от самонаводящихся на излучение ракет являются:

- увеличение времени развертывания радиолокатора в связи с использованием внешнего радиолокационного обнаружителя;

- необходимость использования в радиолокаторе дополнительных внешних цепей питания, управления и контроля;

- снижение надежности радиолокатора из-за использования дополнительной внешней аппаратуры.

Известен радиолокатор с пассивной защитой от самонаводящихся на излучение ракет [2], содержащий антенную систему, блок передатчика, блок приемника, блок цифровой обработки сигналов, блок вторичной обработки информации, блок отображения информации, блок выделения самонаводящихся на излучение ракет и блок вычисления времени включения-выключения передатчика. При этом выход блока передатчика подключен к входу антенной системы, выход которой подключен к входу блока приемника, а его выход через блок цифровой обработки сигналов и блок вторичной обработки информации - к блоку отображения информации, блок вычисления времени включения-выключения передатчика, один выход блока вычисления времени включения-выключения передатчика подключен к блоку передатчика, другой - к блоку отображения информации, а его вход подключен к выходу блока выделения самонаводящихся на излучение ракет, второй выход которого подключен к третьему входу блока отображения информации, при этом вход блока выделения самонаводящихся на излучение ракет - к выходу блока вторичной обработки информации.

Данный радиолокатор также использует для защиты выключение излучения в эфир в момент наведения на него самонаводящейся ракеты. Для принятия решения о выключении и включении излучения радиолокатора используется информация, имеющаяся на выходе штатной системы вторичной обработки информации, а именно - координаты и параметры движения (скорость и курс) воздушных объектов в зоне обзора радиолокатора. При реализации такого способа защиты возможно ошибочное принятие реальных воздушных объектов (самолет, вертолет и пр.) за самонаводящиеся на излучение ракеты и, как следствие - пропуск реальных воздушных объектов при выключении передатчика.

Задачей полезной модели является совершенствование конструкции радиолокатора с пассивной защитой от самонаводящихся на излучение ракет в интересах более обоснованного выключения передатчика радиолокатора для обеспечения срыва наведения самонаводящихся на излучение ракет на радиолокатор.

Для осуществления этой задачи предлагается определять эффективную поверхность рассеивания (ЭПР) сопровождаемых радиолокатором воздушных объектов и на основе имеющихся данных об их координатах, параметрах движения и ЭПР сделать вывод об отнесении сопровождаемых воздушных объектов к классу самонаводящихся на излучение ракет. Для этого в состав радиолокатора необходимо дополнительно ввести блок определения ЭПР воздушных объектов, информация из которого будет поступать в блок выделения самонаводящихся на излучение ракет, в котором и принимается соответствующее решение.

При таком построении предлагаемый радиолокатор содержит антенну, передатчик, приемник, блок цифровой обработки сигналов, блок вторичной обработки информации, блок отображения информации, блок выделения самонаводящихся на излучение ракет, блок вычисления времени включения-выключения передатчика, блок определения ЭПР воздушных объектов. При этом выход передатчика подключен к входу антенны, выход которой подключен к входу приемника, а его выход через блок цифровой обработки сигналов и блок вторичной обработки информации подключен к блоку отображения информации и к первому входу блока выделения самонаводящихся на излучение ракет, выход которого подключен ко второму входу блока отображения информации и к входу блока вычисления времени включения-выключения передатчика, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу передатчика и к третьему входу блока отображения информации. Вход блока определения ЭПР воздушных объектов подключен к выходу блока цифровой обработки сигналов, а выход - ко второму входу блока выделения самонаводящихся на излучение ракет.

Такое построение схемы позволит принять решение о принадлежности сопровождаемых воздушных объектов к самонаводящимся на излучение ракетам на основе более полной информации о нем и исключить пропуск реальных объектов при ошибочном принятии их за самонаводящиеся на излучение ракеты. Другими словами, наличие в предлагаемом радиолокаторе блока определения ЭПР воздушных объектов обеспечивает выделение самонаводящихся на излучение ракет из общего состава обнаруженных и сопровождаемых радиолокатором воздушных объектов на основе более полной информации об этих объектах и совместно с блоком выделения самонаводящихся на излучение ракет и блоком вычисления моментов выключения-включения передатчика осуществляет автоматическое выключение передатчика радиолокатора на время, необходимое для исключения попадания самонаводящихся на излучение ракет в радиолокатор. Причем это делается без использования внешних устройств обнаружения воздушных объектов, что повышает мобильность радиолокатора, надежность его работы и снижает затраты на производство и эксплуатацию радиолокатора.

Устройство предлагаемого радиолокатора с пассивной защитой от самонаводящихся на излучение ракет поясняется структурной схемой. Предлагаемый радиолокатор с пассивной защитой от самонаводящихся на излучение ракет содержит: антенну 1, передатчик 2, приемник 3, блок цифровой обработки сигналов 4, блок вторичной обработки информации 5, блок отображения информации 6, блок выделения самонаводящихся на излучение ракет 7, блок вычисления моментов включения-выключения передатчика 8, блок определения ЭПР воздушных объектов 9. Выход передатчика 2 подключен к входу антенны 1, выход которой подключен к входу приемника 3, а его выход через блок цифровой обработки сигналов 4 и блок вторичной обработки информации 5 подключен к первому входу блока отображения информации 6 и к первому входу блока выделения самонаводящихся на излучение ракет 7, выход которого подключен ко второму входу блока отображения информации 6 и к входу блока вычисления времени включения-выключения передатчика 8, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу передатчика и к третьему входу блока отображения информации 6. Вход блока определения ЭПР воздушных объектов 9 подключен к выходу блока цифровой обработки сигналов 4, а выход - ко второму входу блока выделения самонаводящихся на излучение ракет 7.

Предлагаемый радиолокатор с пассивной защитой от самонаводящихся на излучение ракет работает следующим образом.

После включения радиолокатора передатчик 2 начинает формирование и выдачу зондирующих сигналов на антенну 1, которая излучает их в пространство. Отраженные от воздушных объектов сигналы принимаются антенной 1 и поступают в приемник 3, который производит их фильтрацию, аналого-цифровое преобразование и передачу на вход блока цифровой обработки сигналов 4, где осуществляется обнаружение сигналов и вычисление их координат. Сигналы обнаруженных воздушных объектов с рассчитанными координатами поступают на вход блока вторичной обработки информации 5, а также в блок определения ЭПР 9, в котором осуществляется анализ ЭПР обнаруженных воздушных объектов. При выполнении условия, что ЭПР меньше заданного порогового значения, в блоке определения ЭПР формируется соответствующий сигнал, подтверждающий возможность принадлежности воздушных объектов к самонаводящимся ракетам, который поступает на второй вход блока выделения самонаводящихся на излучение ракет 7.

Блок вторичной обработки информации 5 обеспечивает захват воздушных объектов на сопровождение, автоматическое сопровождение трасс, вычисление параметров их движения и выдачу в блок отображения информации 6 данных о сопровождаемых трассах воздушных объектов. Эта же информация из блока вторичной обработки информации 5 поступает на первый вход блока выделения самонаводящихся на излучение ракет 7, который производит выделение из общего числа трасс сопровождаемых радиолокатором воздушных объектов, тех трасс, которым соответствует скорость сближения с радиолокатором не менее заданного предела и курс, отличающийся от направления на радиолокатор не более заданного предела. Данные о выделенных таким образом трассах воздушных объектов передаются с выхода блока выделения самонаводящихся на излучение ракет 7 на второй вход блока отображения информации 6 для отображения признака отнесения воздушных объектов к самонаводящимся на излучение ракетам и на вход блока вычисления моментов выключения-включения передатчика 8, производящего расчет:

- времени подлета T_п выделенных самонаводящихся на излучение ракет к радиолокатору;

- периода обзора зоны T _обз и количества пропусков n_сбр воздушных объектов до сброса с сопровождения;

- момента выключения передатчика T_выкл с учетом времени подлета к радиолокатору ближайшей самонаводящейся на излучение ракеты T_{п min} по формуле T_выкл=T_{п min}-(n_сбр -1)T_обз;

- момента включения передатчика T_вкл с учетом времени подлета к радиолокатору наиболее удаленной самонаводящейся на излучение ракеты T_{п max} и периода обзора зоны T_обз по формуле T_вкл =T_{п max}+0,5T_обз.

При этом значения T_обз и n_сбр передаются на вход блока вычисления моментов выключения-включения передатчика 8 с выхода блока вторичной обработки информации 5 через блок выделения самонаводящихся на излучение ракет 7. Если время подлета двух соседних по дальности самонаводящихся на излучение ракет отличается более чем на (n_сбр-0,5)T_обз, то дополнительно вычисляются моменты выключения-включения передатчика на время T_{п i+1}-T_{п i}-(n_сбр-0,5)T _обз, где T_{п i} - время подлета ближайшей к радиолокатору самонаводящейся на излучение ракеты из двух соседних по дальности ракет, а T_{п i+1} - соответственно время подлета самонаводящейся на излучение ракеты, находящейся дальше от радиолокатора из двух соседних по дальности ракет.

В рассчитанные моменты времени с первого выхода блока вычисления моментов выключения-включения передатчика 8 команды выключения и включения передаются на вход передатчика 2 для прекращения и возобновления излучения зондирующих сигналов, а со второго выхода - на третий вход блока отображения информации 6 для выдачи информации об отсутствии или наличии излучения.

Блок определения ЭПР работает следующим образом. С выхода блока цифровой обработки сигнала на его вход поступает сигнал для дальнейшей обработки с целью определения ЭПР сопровождаемых воздушных объектов.

Под ЭПР понимается площадь некоторой фиктивной поверхности, являющейся идеальным изотропным однородным отражателем, которая, будучи помещенной в точку расположения воздушного объекта нормально по отношению к направлению облучения, создает в точке измерения такую же плотность потока мощности, что и реальный объект. В радиолокационных устройствах значения ЭПР воздушных объектов а оцениваются на основе величин мощности излученного P_изл и мощности принятого P_пр сигнала, а также дальности R до воздушного объекта [3] по формуле

где S_а - эффективная площадь антенны радиолокационной станции; G - коэффициент направленного действия антенны. Мощность излучаемого сигнала является известной. Мощность принятого сигнала пропорциональна квадрату амплитуды U_отр отраженного воздушным объектом сигнала с учетом коэффициента пропорциональности K, учитывающего особенности приемной системы радиолокатора. Величина K устанавливается опытным (экспериментальным) путем на этапе испытаний радиолокатора с помощью эталонных отражателей, т.е. отражателей с известной эталонированной эффективной отражающей площадью. Тогда величина ЭПР реального сопровождаемого воздушного объекта может быть рассчитана по формуле

Для реализации вычисления ЭПР по приведенной формуле рассчитывается мгновенное значение ЭПР воздушного объекта _s с учетом амплитуды каждого s-го сигнала по формуле

где U_s - величины амплитуд оцифрованных отраженных сигналов, поступающие на вход блока определения ЭПР воздушных объектов 9 с выхода блока цифровой обработки сигналов 4. После этого рассчитывается среднее значение ЭПР _ср по формуле

где S - общее число амплитуд отраженных сигналов, участвующих в расчете средней ЭПР.

Благодаря наличию в схеме радиолокатора блока определения самонаводящихся на излучение ракет добавляется еще один признак выделения самонаводящихся на излучение ракет из общего количества воздушных объектов, что позволяет с большей вероятностью правильно принять решение о типе сопровождаемых объектов. Как следует из описания работы устройства, оно имеет более высокие показатели идентификации воздушных объектов. Устройство целесообразно использовать в радиолокационных станциях с цифровой обработкой информации, функционирующих в интересах противовоздушной обороны объектов, в интересах диспетчерских служб аэропортов, а также в интересах систем двойного назначения.

Источники информации

1. Руководство по эксплуатации «ГАММА-С1». УВАИ.461311.007РЭ, М, ВНИИРТ (аналог).

2. Патент на полезную модель 109871 от 15/06/2011. МПК G01S 13/04. Заявка на полезную модель 2011124119/07. Радиолокационная станция. Осипов Е.В., Степанов А.С, Степанов С.Н. (прототип).

3. Теоретические основы радиолокации / Под ред. Я.Д. Ширмана. М., Сов. радио, 1970, 560 с.

Радиолокатор с пассивной защитой от самонаводящихся на излучение ракет, содержащий антенну, передатчик, приемник, блок цифровой обработки сигналов, блок вторичной обработки информации, блок отображения информации, блок выделения самонаводящихся на излучение ракет, блок вычисления времени включения-выключения передатчика, при этом выход передатчика подключен к входу антенны, выход которой подключен к входу приемника, а его выход через блок цифровой обработки сигналов и блок вторичной обработки информации подключен к первому входу блока отображения информации и к первому входу блока выделения самонаводящихся на излучение ракет, выход которого подключен ко второму входу блока отображения информации и к входу блока вычисления времени включения-выключения передатчика, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу передатчика и к третьему входу блока отображения информации, отличающийся тем, что дополнительно введен блок определения эффективной поверхности рассеяния воздушных объектов, вход которого подключен к выходу блока цифровой обработки сигналов, а выход - ко второму входу блока выделения самонаводящихся на излучение ракет.