Способ наведения летательных аппаратов на наземные цели при полуактивном синтезировании апертуры антенны
Изобретение относится к системам самонаведения летательных аппаратов на наземные цели. Технический результат - повышение точности наведения, увеличения дальности наведения и повышение скрытности наведения. На летательном аппарате (ЛА) приемной позиции измеряют значения скорости его сближения с целью, угловую скорость линии визирования цели и поперечное ускорение ЛА приемной позиции и на их основе формируют сигнал управления ЛА приемной позиции, обеспечивающий наилучшую точность наведения на цель. Передают с ЛА приемной позиции на ЛА передающей позиции значение угловой скорости линии визирования цели. На борту ЛА передающей позиции измеряют дальность от него до наземной цели, угловую скорость линии визирования цели и поперечное ускорение, на основе которых рассчитывают значение требуемой угловой скорости линии визирования цели, обеспечивающее заданное значение линейного разрешения радиолокационной станции приемной позиции по углу. На основе вычисленной требуемой угловой скорости линии визирования цели, измеренных значений дальности до цели, угловой скорости линии визирования цели и поперечного ускорения ЛА передающей позиции, формируют сигнал управления ЛА передающей позиции. В соответствии с сформированными сигналами управления осуществляют управление летательными аппаратами соответственно приемной и передающих позиций. 2 ил.
Изобретение относится к системам самонаведения летательных аппаратов (ЛА) на наземные цели, использующих для измерения координат целей радиолокационные станции (РЛС) с синтезированием апертуры антенны (САА) и доплеровским обострением луча (ДОЛ) антенны.
В данных системах эффективность наведения в одинаково сильной степени зависит как от точности измерений координат целей, так и от способа наведения на них ЛА. В связи с этим, система наведения данного назначения должна обеспечить такую траекторию движения наводимого ЛА, при которой обеспечивается и высокая точность измерений координат наземной цели и высокая точность наведения. Среди известных радиолокационных измерителей координат наземных целей наиболее эффективными являются РЛС с САА, которые позволяют в любых метеоусловиях получить высокую детальность изображения земной поверхности, приближающуюся к фотоизображениям [1-3], и, как следствие, производить высокоточные измерения координат целей. В связи со сказанным, наиболее эффективными способами наведения являются способы, позволяющие применять на наводимом ЛА РЛС с САА или ДОЛ. В настоящее время наибольшее распространение методы синтезирования апертуры антенны получили в активных системах самонаведения ракет "воздух-поверхность" и ударных самолетов, действующих по наземным целям [1-4, 6-8]. Однако активным системам самонаведения присущи следующие недостатки [4]: 1. В таких системах для обеспечения требуемой детальности изображения земной поверхности при использовании САА траектория полета наводимого ЛА принципиально должна быть криволинейной, что негативно отражается на точности прицеливания и приводит к потере дальности действия до 15%. 2. Небольшая дальность действия активной системы наведения из-за малой мощности передатчика, устанавливаемого на наводимом ЛА. 3. Низкая скрытность процесса наведения, предопределяемая излучением передатчика наводимого ЛА. В связи с отмеченными недостатками весьма перспективным является использование полуактивных систем самонаведения ЛА с синтезированием на них апертуры антенны [3, 9]. В этих системах самонаведения используется два ЛА, которые образуют две подвижные позиции: передающую и приемную, причем приемная позиция наводится практически по прямолинейной траектории непосредственно на цель. Каждая из подвижных позиций оснащена своей РЛС, которые образуют бистатическую радиолокационную систему [10]. Специфика полуактивного САА состоит в том, что высокое линейное разрешение целей в РЛС приемной позиции достигается за счет специально организованного движения ЛА передающей позиции при движении ЛА приемной позиции непосредственно в направлении на цель [3, стр.278]. В ракетной технике способ полуактивного самонаведения используется достаточно широко, но при наведении на воздушные цели. При этом для формирования параметра траекторного управления ракетой, как правило, применяются различные разновидности способа пропорционального наведения, а в ее РЛС реализуется режим ДОЛ или САА. Подсвет цели обеспечивается РЛС истребителя, система управления которого должна обеспечить такую траекторию его движения, при которой наводимая ракета и цель должны всегда находится в пределах телесного угла, величина которого определяется шириной диаграммы направленности антенны РЛС. Известен способ одновременного наведения ракеты "воздух-воздух" и полета истребителя в наивыгоднейшую точку встречи с целью [5, стр.238; 11, стр.96]. При равномерном и прямолинейном движении цели истребитель и ракета после пуска перемещаются также прямолинейно и равномерно. При идеальном самонаведении ракеты в таких условиях угловая скорость линии визирования ракета-цель равна нулю. При подобном способе полуактивного самонаведения ракеты и указанном условии движения цели не требуется изменять траекторию полета истребителя. В качестве сигналов подсвета целей при наведении ракет "воздух-воздух" используются непрерывные либо дискретно-непрерывные сигналы [5, стр.237, 312; 11, стр.84]. Селекция сигналов цели в РЛС ракеты осуществляется на фоне отражений от земной поверхности с помощью узкополосного доплеровского фильтра. При наведении на приближающуюся цель отражения от земной поверхности не влияют на функционирование РЛС, так как скорость сближения с целью больше, чем скорость сближения с землей. При атаке цели на догонных курсах спектр частот отраженных от нее сигналов попадает в область спектра сигнала, поступающего от земной поверхности по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, которые лежат ниже основного лепестка. Как правило, в полосе пропускания узкополосного доплеровского фильтра сигнал цели превышает по мощности сигнал, отраженный от земной поверхности. Поэтому на догонных курсах также возможно измерение скорости сближения, угловых координат и их производных по времени. Однако указанный способ полуактивного самонаведения, так же как и другие способы полуактивного самонаведения на воздушные цели, нельзя использовать при наведении на малоподвижные наземные цели. Объясняется это тем, что при таком способе наведения на наземную цель спектр отраженного от нее сигнала располагается в области, соответствующей отражениям от земной поверхности в направлении основного лепестка диаграммы направленности антенны РЛС. Кроме того, при наведении на неподвижную наземную цель угол упреждения принципиально мал, поскольку необходимо парировать лишь снос ракеты, обусловленный ветром. В результате чего линейное разрешение по угловой координате резко падает, что приводит к росту мощности отраженного от земной поверхности сигнала, проходящего через узкополосный доплеровский фильтр, по сравнению со случаем больших углов упреждения. Обобщая сказанное, можно утверждать, что получить высокое линейное разрешение наземной цели при полуактивном синтезировании апертуры антенны при движении ЛА приемной позиции непосредственно на цель можно лишь за счет специально организованного движения ЛА передающей позиции. При этом выбором траектории движения ЛА приемной позиции достигается минимизация ошибок наведения, в частности промаха, а движение ЛА передающей позиции оптимизируется исходя из получения требуемой линейной разрешающей способности в РЛС приемной позиции [3, стр.278]. Для пояснения сказанного рассмотрим возможный вариант функционирования системы наведения ракеты "воздух-поверхность" на наземную цель при полуактивном синтезировании апертуры антенны и приведем основные зависимости линейного разрешения по азимуту от условий применения. Пусть на самолете, находящемся в точке Ос (фиг.1) на удалении Дс от неподвижной цели Оц и движущемся со скоростью Vc под углом![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704600.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704601.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704602.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704603.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704604.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704605.gif)
зависит от длины волны
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704606.gif)
где
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8776.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704607.gif)
Из известных способов наведения летательных аппаратов на наземные цели с синтезированием апертуры антенны наиболее близким аналогом (прототипом) является способ самонаведения, описанный в литературе [4], который в горизонтальной плоскости характеризуется следующим алгоритмом траекторного управления:
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704608.gif)
где
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704609.gif)
- требуемое значение угловой скорости вращения линии визирования цели
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704610.gif)
за счет минимизации
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
при использовании САА траектория полета наводимой на цель ракеты принципиально должна быть криволинейной, что снижает точность наведения и приводит к потере дальности действия; 2) небольшая дальность действия из-за малой мощности передатчика ракеты. Таким образом, задачей изобретения является обеспечение высокоточного наведения ракет на малоподвижные наземные цели по траекториям, близким к прямолинейным, и увеличение дальности действия системы наведения. Кроме того, реализация предложенного изобретения позволит повысить скрытность системы наведения. Поставленная задача достигается тем, что обеспечивается одновременное наведение двух летательных аппаратов: летательного аппарата передающей позиции (самолета) и летательного аппарата приемной позиции (ракеты). При этом движение ракеты будет осуществляться практически по прямолинейной траектории с минимальным текущим промахом, а движение самолета - по траектории, при которой в РЛС ракеты реализуется режим САА или ДОЛ. Заявленный способ наведения летательных аппаратов на наземные цели при полуактивном САА осуществляется в следующем порядке. С РЛС ЛА передающей позиции излучают сигналы подсвета цели. На основе отраженных от цели сигналов на ЛА приемной позиции измеряют значения скорости
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704611.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704612.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704613.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704614.gif)
где Дн - значение дальности до цели в начале наведения; Дк - известное значение дальности окончания наведения, зависящее от типа ЛА приемной позиции. С ЛА приемной позиции по линии передачи данных на ЛА передающей позиции передают измеренное значение угловой скорости
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704615.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704616.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704617.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704618.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704619.gif)
где
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704620.gif)
где q
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704621.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704622.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
1 - ЛА передающей позиции;
2 - акселерометр ЛА передающей позиции;
3 - вычислитель сигналов управления ЛА передающей позиции;
4 - измеритель дальности РЛС ЛА передающей позиции;
5 - передатчик РЛС ЛА передающей позиции;
6 - система управления ЛА передающей позиции;
7 - угломер РЛС ЛА передающей позиции;
8 - приемник РЛС ЛА передающей позиции;
9 - антенна РЛС ЛА передающей позиции;
10 - цель;
11 - приемная антенна линии передачи данных;
12 - приемник линии передачи данных;
13 - вычислитель требуемого значения угловой скорости линии визирования цели;
14 - антенна РЛС ЛА приемной позиции;
15 - передающая антенна линии передачи данных;
16 - передатчик линии передачи данных;
17 - угломер РЛС ЛА приемной позиции;
18 - приемник РЛС ЛА приемной позиции;
19 - акселерометр ЛА приемной позиции;
20 - ЛА приемной позиции;
21 - система управления ЛА приемной позиции;
22 - вычислитель сигналов управления ЛА приемной позиции;
23 - измеритель скорости РЛС ЛА приемной позиции. На фиг.2 пунктирными линиями показаны связи посредством радиосигналов. Примечание. Принципы построения РЛС передающей и приемных позиций и их структурные схемы применительно к различным режимам работы САА подробно описаны в литературе [1-3, 10]. Принципам построения линий передачи данных посвящена обширная литература, в частности [12]. В связи со сказанным, представленная структурная схема функционирования системы наведения дана в упрощенном виде. Заявленный способ наведения летательных аппаратов на наземные цели при полуактивном САА осуществляется следующим образом. Высокочастотный сигнал, формируемый в передатчике РЛС ЛА передающей позиции 5, через антенную систему РЛС ЛА передающей позиции 9 излучается в направлении цели 10. Отраженный от цели 10 сигнал, принимаемый антенной РЛС ЛА приемной позиции 14, поступает на вход приемника РЛС ЛА приемной позиции 18, где происходит выделение сигнала, отраженного от цели, на фоне шумов, в частности, за счет узкополосной доплеровской фильтрации при использовании режима СА антенны. С выхода приемника РЛС ЛА приемной позиции 18 сигнал подают на вход угломера РЛС ЛА приемной позиции 17, в котором измеряют угловую скорость
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704623.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704624.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704625.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704626.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704627.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704628.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704629.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704630.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704631.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704632.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
1. Антипов В. Н., Исаев С.А., Лавров А.А., Меркулов В.И. Многофункциональные радиолокационные комплексы истребителей. - М.: Воениздат, 1994. 2. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны / Под ред. В.Г. Горяинова. - М.: Радио и связь. 1988. 3. Герасимов А.А., Колтышев Е.Е. и др. Радиовидение / Под ред. Г.С. Кондратенкова. - М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1997. 4. Курилкин В.В., Меркулов В.И., Викулов О.В., Шуклин А.И. Способ пропорционального самонаведения летательных аппаратов на наземные объекты. Патент RU 2148235. 5. Меркулов В.И., Лепин В.Н. Авиационные системы радиоуправления, ч.1, ч.2. - М.: Радио и связь, 1997. 6. Меркулов В.И., Курилкин В.В., Шуклин А.И. Алгоритм траекторного управления ракетой "воздух-поверхность", использующей синтезирование апертуры антенны. Патент RU 2164654. 7. Меркулов В.И., Курилкин В.В., Саблин В.Н., Шуклин А.И. Алгоритм пропорционального самонаведения ракет "воздух-поверхность" с синтезированием апертуры. - Радиотехника, 2000, 7, стр.47-54. 8. Меркулов В.И., Курилкин В.В., Шуклин А.И. Алгоритм траекторного управления ракетой "воздух-поверхность", использующий синтезирование апертуры антенны. - Радиотехника, 2000, 3, стр.69-75. 9. Антипов В. Н. Разрешающая способность полуактивных РЛС с синтезированной апертурой. - Радиотехника, 1987, 5, стр.66-68. 10. Черняк B. C. Многопозиционная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1993. 11. Максимов М.В., Горгонов Г.И. Радиоэлектронные системы самонаведения. - М.: Радио и связь, 1982. 12. Авиационные системы радиоуправления, ч.3, ч. 4. В.И. Меркулов, Чернов B.C. и др. / Под ред. В.И. Меркулова. - М.: Радио и связь, 1998.
Формула изобретения
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704633.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704634.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704635.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704636.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704637.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704638.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704639.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704640.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704641.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704642.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704643.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/70/704644.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2TZ4A - Поправки к описаниям изобретений
Часть описания, где обнаружена ошибка: Текст описания,Кол. 8, строка 48
Напечатано:
Следует читать:
Номер и год публикации бюллетеня: 4-2004
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2003
Извещение опубликовано: 10.02.2004