Мобильная когерентная радиолокационная система - RU2713219C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области радиолокационных систем, в частности, к многопозиционным радиолокационным станциям (МПРЛС).

Известна РЛС, описание системы которой приводится в US 6977610 В2. Представленная конструкция состоит из двух приемо-передатчиков с возможностью одновременной работы на разных частотах, при этом, в режиме неравенства этих частот, два канала приема не могут обеспечить когерентную обработку принятого сигнала, что сказывается на чувствительности системы, тем самым, в условиях низкой помехозащищенности малоразмерные цели обнаружить представляется крайне сложно. Также представленная в документе система способна обнаруживать количество целей, ограниченное сектором обзора одного передатчика. Более того, исключена возможность независимого обзора пространства.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является бистатическая радиолокационная система (патент RU 2658671 С2 G01S 13/42), выполненная в виде однопозиционного устройства. Система состоит из передающей, приемной части и блока вторичной обработки и индикации, причем передающая часть содержит: генератор сигналов, усилители мощности, связанные с антенной системой, а приемная часть содержит антенную систему, которая через блок преобразования сигнала связана с блоком аналого-цифрового преобразования. Блок вторичной обработки и индикации содержит: модули процессора данных и командно-управляющего пункта. Недостатком однопозиционных устройств является невозможность точного определения направления движущейся цели при минимальных затратах времени на обработку в отличие от многопозиционных систем. Также при одновременной работе рассматриваемого устройства на нескольких частотах возникает проблема взаимного влияния антенных элементов друг на друга, и, как следствие, ухудшение помеховой обстановки.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание мобильной когерентной радиолокационной системы, которая позволит с большей точностью определять местоположение и отслеживать траектории движения целей, в том числе и малоразмерных объектов.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что предлагаемая мобильная когерентная радиолокационная система (МКРЛС) так же, как и известное устройство однопозиционной радиолокации для обнаружения подвижных объектов, содержащая первые передающую и приемную части и блок вторичной обработки и индикации, причем первая передающая часть содержит: генератор сигналов, усилители мощности, связанные с антенной системой, а первая приемная часть содержит: антенную систему, которая через блок преобразования сигнала связана с блоком аналого-цифрового преобразования, а блок вторичной обработки и индикации содержит: модули процессора данных и командно-управляющего пункта. Но, в отличие от известного устройства, в предлагаемой МКРЛС первая передающая часть дополнительно содержит: модуль формирования опорных частот, модуль связи и опорного сигнала и блок формирования зондирующих сигналов, причем вход модуля формирования опорных частот соединен с выходом генератора сигналов, второй выход соединен со входом модуля связи и опорного сигнала, а первый выход подключен к блоку формирования зондирующих сигналов, N выходов блока формирования зондирующих сигналов соединены со входами блока усилителя мощности, который соединен с антенной системой, выполненной в виде независимых излучающих элементов. Такая конструкция позволяет осуществлять независимый обзор пространства. Первая приемная часть дополнительно содержит: модуль связи и опорного сигнала, модуль формирования опорных частот, блок пространственно-частотной и временной обработки, причем выход модуля связи и опорного сигнала соединен со входом модуля формирования опорных частот, первый выход которого соединен со вторым входом блока преобразования сигнала, а второй выход соединен с блоком аналого-цифрового преобразования, а М выходов блока аналого-цифрового преобразования соединены со входами блока пространственно-частотной и временной обработки, антенная система первой приемной части выполнена в виде независимых излучающих элементов, такая конструкция позволяет осуществлять независимый обзор пространства, а также дополнительно введена вторая приемная часть, имеющая идентичную структуру с первой приемной частью, но работающую на частоте, отличной от частоты первой приемной части, а блок вторичной обработки и индикации дополнительно содержит модуль траекторной обработки, вход которого соединен с выходом модуля процессора данных, а входы модуля процессора данных соединены с выходами блоков пространственно-частотной и временной обработки первой и второй приемных частей, выход модуля траекторной обработки соединен со входом модуля командно-управляющего пункта, дополнительно в радиолокационную систему введена вторая передающая часть, имеющая идентичную структуру с первой передающей частью, но работающую на частоте, отличной от частоты первой передающей части, причем они расположены на одной прямой, равноудаленно относительно первой и второй приемных частей.

Достигаемым техническим результатом является улучшение точности и помехозащищенности благодаря использованию разнесенных пространственно и по частоте, расположенных на прямой линии передающих и приемных частей системы. Таким образом, одновременно осуществляется круговой обзор пространства, при этом разнесение уменьшает взаимное влияние элементов системы.

Изобретение иллюстрировано чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема первой приемной и передающей частей, а на фиг. 2 структурная схема второй приемной и передающей частей.

Предлагаемая МКРЛС (фиг. 1, 2) содержит первые и вторые передающие и приемные части и блок вторичной обработки и индикации, причем первая передающая часть содержит: генератор сигналов 1 (Г), модуль формирования опорных частот 2 (МФОЧ), модуль связи и опорного сигнала 3, N-канальный блок формирования зондирующих сигналов 4 (БФЗС), N-канальный усилитель мощности 5 (УМ) и N-элементную антенную систему 6 (АС), а первая приемная часть содержит: М-элементную антенную систему 7, М-канальный блок преобразования сигнала 8 (БПС), модуль связи и опорного сигнала 9, модуль формирования опорных частот 10, М-канальный блок аналого-цифрового преобразования 11 (АЦП), М-канальный блок пространственно-частотной и временной обработки 12 (БПЧВО), а блок вторичной обработки и индикации содержит: модуль процессора данных 13, модуль траекторной обработки 14 (МТО) и модуль командно-управляющего пункта 15, причем выход генератора 1 первой передающей части соединен со входом модуля формирования опорных частот 2, второй выход модуля формирования опорных частот 2 соединен со входом модуля связи и опорного сигнала 3, а первый выход подключен к блоку формирования зондирующих сигналов 4, а N выходов блока формирования зондирующих сигналов 4 соединены со входами блока усилителя мощности 5, который соединен с антенной системой 6, а М выходов антенной системы 7 первой приемной части соединены с первыми М входами блока преобразования сигнала 8, выход модуля связи и опорного сигнала 9 соединен со входом модуля формирования опорных частот 10, первый выход соединен со вторым входом блока преобразования сигнала 8, а второй выход соединен со вторым входом блока аналого-цифрового преобразования 11, а первые М выходов блока аналого-цифрового преобразования 11 соединены с М входами блока пространственно-частотной и временной обработки 12, а выход генератора 16 второй передающей части соединен со входом модуля формирования опорных частот 17, второй выход модуля формирования опорных частот 17 соединен со входом модуля связи и опорного сигнала 18, а первый выход подключен к блоку формирования зондирующих сигналов 19, а N выходов блока формирования зондирующих сигналов 19 соединены со входами блока усилителя мощности 20, который соединен с антенной системой 21, а М выходов антенной системы 22 второй приемной части соединены с первыми М входами блока преобразования сигнала 23, выход модуля связи и опорного сигнала 24 соединен со входом модуля формирования опорных частот 25, первый выход соединен со вторым входом блока преобразования сигнала 23, а второй выход соединен со вторым входом блока аналого-цифрового преобразования 26, а первые М выходов блока аналого-цифрового преобразования 26 соединены с М входами блока пространственно-частотной и временной обработки 27, а входы модуля процессора данных 13 соединены с выходами блоков пространственно-частотной и временной обработки 12, 27, вход модуля траекторной обработки 14 соединен со выходом модуля процессора данных 13, а выход модуля траекторной обработки 14 соединен со входом модуля командно-управляющего пункта 15, выход модуля командно-управляющего пункта 15 является выходом МКРЛС.

МКРЛС работает следующим образом. В первой и второй передающих частях генераторы 1,16 генерируют сигнал, который поступает на вход МФОЧ 2, 17 для формирования несущих частот зондирующих сигналов и опорных сигналов, для соблюдения когерентности излученных и принятых отраженных сигналов опорные сигналы затем поступают на вход модулей связи и опорного сигнала 3, 18, которые направлены в стороны приемных частей, соответствующих своему номеру. Сигнал несущей частоты с выхода МФОЧ 2, 17 поступает на БФЗС 4, 19, где задается закон модуляции зондирующих сигналов, затем сигнал одновременно поступает на N-канальный УМ 5, 20, где осуществляется его усиление до необходимого уровня и последующая передача на АС 6, 21, которая обеспечивает эффективное излучение сигнала в свободное пространство. Разнесение передающих частей обеспечивает высокую помехозащищенность. В первой и второй приемных частях отраженные от объектов сигналы принимаются АС 7, 22. Выполненные в виде независимых излучающих элементов. Такая конструкция позволяет осуществлять независимый круговой обзор пространства. Сигналы, принятые каждым антенным элементом АС 7, 22, переносятся на промежуточную частоту в БПС 8, 23, модули связи и опорного сигнала 9, 24 принимают опорный сигнал от соответствующих им передающих частей, затем происходит их восстановление в МФОЧ 10, 25 для создания частот гетеродина и сохранения фазовых соотношений между опорным и принятым отраженным сигналами. Также в БПС 8, 23 осуществляется усиление отраженных сигналов до требуемого уровня для последующего аналого-цифрового преобразования. Каждый выход каналов БПС 8, 23 соединен со входом АЦП 11, 26. Внешний тактовый сигнал синхронизации для АЦП 11, 26 поступает с МФОЧ 10, 25. В АЦП 11, 26 выполняется перенос на видеочастоту и формирование комплексных квадратурных составляющих. Далее комплексные оцифрованные составляющие поступают на БПЧВО 12, 27. В БПЧВО 12, 27 производится согласованная фильтрация оцифрованного сигнала. А в блоке МТО 14 формируются отметки от объектов, экстрактор и завязка траектории подвижных объектов, командно-управляющий пункт 15 является выходом системы и представляет собой цифровую карту местности с нанесенными на нее отметками объектов.

Как видно из описания облика МКРЛС и ее работы, достигаемый технический результат - улучшение точности и помехозащищенности благодаря использованию разнесенных пространственно и по частоте, расположенных на прямой линии передающих и приемных частей системы. Таким образом, одновременно осуществляется круговой обзор пространства, при этом разнесение уменьшает взаимное влияние элементов системы. Совмещение приемных частей позволяет ускорить процесс обработки данных и реализовать процесс наблюдения с единого командно-управляющего пункта.

Реферат

Мобильная когерентная радиолокационная система (МКРЛС) относится к области радиолокационных систем, в частности к многопозиционным радиолокационным станциям. Достигаемый технический результат - повышение помехозащищенности, обнаружение и оценка координат воздушных объектов, характеризующихся малой эффективной отражающей поверхностью, таких как беспилотные летательные аппараты. Указанный результат достигается за счет того, что радиолокационная система состоит из двух передатчиков, разнесенных по частоте и в пространстве, и приемника, одновременно принимающего сигналы от первой и второй передающих частей, для определения дальности нахождения объекта и характеристик его движения используются несколько сигналов, передаваемых последовательно. Каждый из передатчиков имеет свою антенную систему, состоящую из независимых излучателей, антенная система приемника состоит из независимых антенных элементов, обеспечивающих круговой обзор пространства. Опорный сигнал для обеспечения когерентности обработки передается через отдельный радиоканал. Обработка сигнала происходит в блоке пространственно-временной и пространственно-частотной обработки, данные от которых собираются на этапе построения траектории целей, с последующей передачей данных о характеристиках обнаруженных объектов оператору. 2 ил.

Формула