Zemaljski radari protuzračne obrane zemalja NATO-a. Višepozicijska radarska metoda i uređaj za njezinu provedbu Mjerenje karakteristika višepoložajnog radarskog sustava

ZNANOST I VOJNA SIGURNOST br. 1/2007, str. 28-33

UDK 621.396.96

IH. ANOŠKIN,

Voditelj odjela, Istraživački institut

Oružane snage Republike Bjelorusije,

Kandidat tehničkih znanosti, viši znanstveni novak

Prikazani su principi konstrukcije i ocjenjene mogućnosti perspektivnih višepozicijskih radarskih sustava protuzračne obrane, koji će oružanim snagama Sjedinjenih Država i njihovim saveznicima omogućiti rješavanje kvalitativno novih zadaća tajnog promatranja i kontrole zračnog prostora.

Stalni rast zahtjeva za volumenom i kvalitetom radarskih informacija o zračnom i ometajućem okruženju, osiguravanje visoke sigurnosti informacijske imovine od utjecaja neprijateljskog elektroničkog ratovanja prisiljava strane vojne stručnjake ne samo da traže nova tehnička rješenja u stvaranju raznih komponente radarskih stanica (radara) koje su glavni informacijski senzori u sustavima protuzračne obrane, kontroli zračnog prometa itd., ali i za razvoj novih netradicionalnih pravaca u ovom području razvoja i stvaranja vojne opreme.

Jedno od tih obećavajućih područja je radar s više položaja. Istraživanje i razvoj koje provode SAD i niz zemalja NATO-a (Velika Britanija, Francuska, Njemačka) na ovom području usmjereni su na povećanje informatičkog sadržaja, otpornosti na buku i preživljavanja radarskih objekata i sustava različitih namjena korištenjem bistatičkog te višepoložajni načini rada u njihovom radu. Osim toga, pruža pouzdano promatranje skrivenih zračnih ciljeva (CC), uključujući krstareće rakete i zrakoplove proizvedene korištenjem Stealth tehnologije, koji djeluju u uvjetima elektroničkog i suzbijanja vatre od neprijatelja, kao i ponovne refleksije s podloge i lokalnih stavke. Višepozicijski radarski sustav (MPRS) treba shvatiti kao skup točaka odašiljanja i primanja koji osiguravaju stvaranje radarskog polja sa potrebnim parametrima. Osnovu MPRS-a (kao njegovih pojedinačnih ćelija) čine bistatički radari koji se sastoje od odašiljača - prijemnika, razmaknutih u prostoru. Kada su odašiljači isključeni, takav sustav, ako postoje odgovarajuće komunikacijske linije između prijamnih točaka, može raditi u pasivnom režimu, određujući koordinate objekata koji emitiraju elektromagnetske valove.

Kako bi se osigurala povećana tajnost rada takvih sustava u borbenim uvjetima, razmatraju se različiti principi njihove konstrukcije: kopnene, zračne, svemirske i mješovite opcije baziranja pomoću zvučnog zračenja standardnih radara, aktivnih ometača neprijatelja, kao i radiotehnike sustavi (slika 1), nekonvencionalni za radar (televizijske i radijske postaje, razni sustavi i komunikacijska sredstva itd.). Najintenzivniji rad u tom smjeru odvija se u Sjedinjenim Državama.

Mogućnost posjedovanja sustava radarskog polja koje se poklapa s poljem pokrivenosti koje formiraju svjetlosne zone televizijskih i radijskih postaja (RTPS), baznih stanica mobilne telefonije, itd., posljedica je činjenice da visina njihovih antenskih stubova može dosežu 50 ... 250 m , a svesmjerna zona osvjetljenja koju oni formiraju pritisnuta je na površinu zemlje. Najjednostavnije preračunavanje prema formuli dometa linije vidljivosti pokazuje da zrakoplovi koji lete na ekstremno malim visinama padaju u svjetlosno polje takvih odašiljača, počevši od udaljenosti od 50 - 80 km.

Za razliku od kombiniranih (monostatskih) radara, zona detekcije ciljeva MPRS-a, osim o energetskom potencijalu i uvjetima radarskog promatranja, uvelike ovisi o geometriji njihove konstrukcije, broju i relativnom položaju odašiljačkih i prijamnih točaka. Koncept "maksimalnog raspona detekcije" ovdje je vrijednost koja se ne može jednoznačno odrediti energetskim potencijalom, kao što je to slučaj kod radara koji se nalaze zajedno. Maksimalni raspon detekcije EC bistatičkog radara kao elementarne ćelije MPRS-a određen je oblikom Cassinijevog ovala (linije konstantnog omjera signal-šum), koji odgovara obitelji izodalnih krivulja ili linija konstantni ukupni rasponi (elipse) koji određuju položaj mete na ovalu (slika 2) u prema izrazu

Radarska jednadžba za određivanje maksimalnog dometa bistatičkog radara je

gdje rl, r2 - udaljenost od odašiljača do cilja i od mete do prijamnika;

pt - snaga odašiljača, W;

G t, GT - pojačanje odašiljačke i prijemne antene;

Pmin je krajnja osjetljivost prijemnog uređaja;

k - Boltzmannova konstanta;

v1, v2 su koeficijenti gubitaka pri širenju radio valova na putu od odašiljača do cilja i od mete do prijamnika.

Područje zone detekcije MPRS-a, koje se sastoji od jedne odašiljačke i nekoliko prijemnih točaka (ili obrnuto), može značajno premašiti područje zone detekcije ekvivalentnog kombiniranog radara.

Treba napomenuti da se vrijednost efektivnog područja raspršenja (RCS) u bistatičkom radaru za isti cilj razlikuje od njegove RCS mjerene u radaru s jednom pozicijom. Kada se približi baznoj liniji (linija "predajnik - prijemnik") L uočava se učinak naglog povećanja RCS-a (slika 3.), a maksimalna vrijednost potonjeg opaža se kada je cilj na baznoj liniji i određuje se formulom

gdje A - površina poprečnog presjeka objekta okomita na smjer širenja radio valova, m;

λ - valna duljina, m.

Korištenje ovog učinka omogućuje učinkovitije otkrivanje suptilnih ciljeva, uključujući i one izrađene pomoću Stealth tehnologije. Radarski sustav s više položaja može se implementirati na temelju različitih geometrijskih opcija za njegovu konstrukciju pomoću mobilnih i stacionarnih prijamnih točaka.

Koncept MPRS razvija se u Sjedinjenim Državama od početka 1950-ih u interesu njihove uporabe za rješavanje različitih problema, prvenstveno kontrole zračnog prostora. Rad je uglavnom bio teoretski, a u pojedinačni slučajevi eksperimentalne prirode. Zanimanje za višepoložajne radarske sustave ponovno se pojavilo kasnih 1990-ih s pojavom računala visokih performansi i sredstava za obradu složenih signala (radar, ometanje, signali s radiotelevizijskih odašiljačkih postaja, radio signali s mobilnih komunikacijskih stanica, itd.), sposobnih obrade velike količine radarskih informacija kako bi se postigle prihvatljive karakteristike točnosti takvih sustava. Osim toga, pojava svemirskog radionavigacijskog sustava GPS (Global Position System) omogućuje izvođenje točne topografske reference i krutu vremensku sinkronizaciju MPRS elemenata, što je preduvjet za korelacijske obrade signala u takvim sustavima. Radarske karakteristike signala koje emitiraju televizijske (TV) i frekvencijsko modulirane (FM) radiodifuzne odašiljačke stanice sa staničnim GSM radiotelefonskim stanicama prikazane su u tablici 1.

Glavna karakteristika radio signala s gledišta njihove uporabe u radarskim sustavima je njihova funkcija nesigurnosti (funkcija vremensko-frekventne neusklađenosti ili tzv. "tijelo nesigurnosti"), koja određuje razlučivost u smislu vremena kašnjenja (domet ) i Dopplerovu frekvenciju (radijalnu brzinu). Općenito se opisuje sljedećim izrazom

Na sl. 4 - 5 prikazuju funkcije nesigurnosti signala televizijske slike i zvučni zapis, VHF FM radio signali i digitalni širokopojasni audio signali.

Kao što slijedi iz analize gornjih ovisnosti, funkcija dvosmislenosti signala TV slike ima više vrhova zbog svoje periodičnosti okvira i linija. Kontinuirana priroda TV signala omogućuje odabir frekvencije eho signala s visokom točnošću, međutim, prisutnost periodičnosti okvira u njemu dovodi do pojave ometajućih komponenti u njegovoj funkciji neusklađenosti nakon 50 Hz. Promjena prosječne svjetline emitirane TV slike dovodi do promjene prosječne snage zračenja i promjene razine glavnog i bočnog vrha njegove funkcije vremensko-frekvencijskog neusklađenosti. Važna prednost TV zvučnog signala i frekvencijski moduliranih VHF signala emitiranja je jednovrsna priroda njihovih tijela nejasnoća, što olakšava razlučivanje eho signala kako u vremenu kašnjenja tako iu Dopplerovoj frekvenciji. Međutim, njihova nestacionarnost po širini spektra ima snažan utjecaj na oblik i širinu središnjeg vrha funkcija nesigurnosti.

Takvi signali u tradicionalnom smislu nisu namijenjeni rješavanju radarskih problema, jer ne daju potrebnu rezoluciju i točnost određivanja koordinata ciljeva. Međutim, zajednička obrada u stvarnom vremenu signala emitiranih raznim različitim vrstama sredstava, reflektiranih od CC-a i istovremeno primljenih na više prijamnih točaka, omogućuje osiguravanje traženih karakteristika točnosti sustava u cjelini. Za to je predviđena uporaba novih adaptivnih algoritama za digitalnu obradu radarskih informacija i korištenje visokoučinkovitih računalnih sredstava nove generacije.

Značajka MPRS-a s vanjskim odašiljačima za osvjetljavanje cilja je prisutnost snažnih izravnih (prodornih) signala odašiljača, čija razina može biti 40 - 90 dB viša od razine signala reflektiranih od ciljeva. Kako bi se smanjio ometajući učinak prodornih signala od odašiljača i rerefleksije s podloge i lokalnih objekata kako bi se proširilo područje detekcije, potrebno je primijeniti posebne mjere: prostorno odbijanje signala smetnji, metode autokompenzacije s frekvencijsko-selektivnom povratnom spregom. na visokim i srednjim frekvencijama, potiskivanje na video frekvenciji itd.

Unatoč činjenici da se rad u tom smjeru provodi prilično dugo, tek nedavno, nakon pojave relativno jeftinih ultra brzih digitalnih procesora koji omogućuju obradu velikih količina informacija, prvi put se pojavio realna mogućnost izrade eksperimentalnih uzoraka koji zadovoljavaju suvremene taktičko-tehničke zahtjeve.

Tijekom proteklih petnaest godina, stručnjaci američke tvrtke Lockheed Martin razvijali su obećavajući trokoordinatni radarski sustav za otkrivanje i praćenje zračnih ciljeva koji se temelji na višepozicijskim principima konstrukcije, koji je nazvan "Silent Sentry".

Ima temeljno nove mogućnosti za tajni nadzor zračne situacije. Sustav ne uključuje vlastite odašiljačke uređaje, što omogućuje rad u pasivnom režimu i ne dopušta neprijatelju da pomoću elektroničkog izviđanja odredi lokaciju svojih elemenata. Tajna uporaba Silent Sentry MPRS također je olakšana odsutnošću rotirajućih elemenata i antena s mehaničkim skeniranjem uzorka smjera antene u svojim točkama prijema. Kao glavni izvori koriste se kontinuirani signali s amplitudnom i frekvencijskom modulacijom koje emitiraju televizijske i radiodifuzne ultrakratkovalne odašiljačke stanice, kao i signali s druge radijske opreme koja se nalazi u području pokrivenosti sustava, uključujući protuzračnu obranu i kontrolne radare. osiguravaju formiranje sondirajućih signala i osvjetljavanja ciljeva zračni promet, radijski svjetionici, navigacija, komunikacije itd. Načela borbena upotreba Silent Sentry sustavi prikazani su na sl. 6.

Prema programerima, sustav će omogućiti istovremenu pratnju velikog broja računalnih centara, čiji će broj biti ograničen samo mogućnostima radarskih uređaja za obradu informacija. Istodobno, kapacitet sustava Silent Sentry (u usporedbi s tradicionalnim radarskim objektima, u kojima ovaj pokazatelj uvelike ovisi o parametrima radarskog antenskog sustava i uređaja za obradu signala) neće biti ograničen parametrima antenskih sustava i prijemni uređaji. Osim toga, u usporedbi s konvencionalnim radarima koji pružaju domet otkrivanja niskoletećih ciljeva do 40-50 km, Silent Sentry sustav će omogućiti njihovo otkrivanje i praćenje na dometima do 220 km zbog veće razine snage signale koje emitiraju televizijski i radijski odašiljači.stanice (deseci kilovata u kontinuiranom načinu rada), te postavljanjem svojih antenskih uređaja na posebne tornjeve (do 300 m ili više) i prirodne visine (brda i planine) kako bi se osiguralo maksimalno moguće zone pouzdanog prijema televizijskih i radijskih emisija. Njihov uzorak zračenja pritisnut je na površinu zemlje, što također pomaže povećati sposobnost sustava da otkrije nisko leteće ciljeve.

Na kraju je izrađen prvi eksperimentalni uzorak mobilnog prijamnog modula sustava koji uključuje četiri kontejnera s istim tipom računalnih jedinica (0,5X0,5X0,5 m svaki) i antenskim sustavom (9X2,5 m). iz 1998. godine. U slučaju njihove serijske proizvodnje, cijena jednog prijemnog modula sustava bit će, ovisno o sastavu korištenih sredstava, od 3 do 5 milijuna dolara.

Izrađena je i stacionarna verzija prijamnog modula sustava Silent Sentry čije su karakteristike dane u tablici. 2. Koristi se antenski uređaj s antenom s faznim nizom (PAA) veće veličine u odnosu na mobilnu verziju, kao i računalne objekte koji pružaju dvostruko veće performanse od one mobilne verzije. Antenski sustav je montiran na bočnoj površini zgrade čiji je ravni PAR usmjeren prema međunarodnoj zračnoj luci. J. Washingtona u Baltimoreu (na udaljenosti od oko 50 km od mjesta prijenosa).

Zasebni prijemni modul stacionarnog tipa Silent Sentry sustava uključuje:

antenski sustav s faznim nizom (linearnim ili ravnim) ciljnog kanala, koji osigurava prijam signala reflektiranih od ciljeva;

antene "referentnih" kanala, koje osiguravaju prijam izravnih (referentnih) signala od odašiljača osvjetljenja cilja;

prijemnik s velikim dinamičkim rasponom i sustavima za suzbijanje ometajućih signala od odašiljača osvjetljenja cilja;

analogno-digitalni pretvarač radarskih signala;

digitalni procesor visokih performansi za obradu radarskih informacija tvrtke "Silicon Graphics" koji u stvarnom vremenu omogućuje izlaz podataka za najmanje 200 zračnih ciljeva;

uređaji za prikaz zračne situacije;

procesor za analizu pozadinske situacije cilja, koji optimizira izbor u svakom konkretnom trenutku rada određenih tipova signala sondirajućeg zračenja i odašiljača osvjetljenja ciljeva koji se nalaze u području pokrivenosti sustava kako bi se dobio maksimalni signal -omjer prema šumu na izlazu radarskog uređaja za obradu informacija;

sredstva za registraciju, bilježenje i pohranu informacija;

oprema za obuku i simulaciju;

sredstva za autonomno napajanje.

Prijemni fazni niz uključuje nekoliko podrešetki razvijenih na temelju postojeće vrste komercijalni antenski sustavi različitih dometa i namjena. Osim toga, konvencionalni televizijski prijemni antenski uređaji uključeni su kao eksperimentalni uzorci. Jedna prijamna tkanina s faznim nizom sposobna je osigurati područje gledanja u azimutnom sektoru do 105 stupnjeva, au kutnom sektoru do 50 stupnjeva, a najučinkovitija razina prijema signala reflektiranih od ciljeva je osigurana u azimutnom sektoru prema gore do 60 stupnjeva. Kako bi se osiguralo preklapanje kružnog područja gledanja u azimutu, moguće je koristiti nekoliko PAR platna.

Vanjski izgled antenskih sustava, prijamnog uređaja i zaslona uređaja za prikaz stanja stacionarne i mobilne verzije prijamnog modula Silent Sentry sustava prikazan je na slici 7. Testovi sustava u stvarni uvjeti provedene su u ožujku 1999. (Fort Stewart, GA). Istodobno, promatranje (otkrivanje, praćenje, određivanje prostornih koordinata, brzine i ubrzanja) omogućeno je u pasivnom načinu rada za različite aerodinamičke i balističke ciljeve.

Glavni zadatak daljnjeg rada na stvaranju sustava Silent Sentry trenutno je povezan s poboljšanjem njegovih sposobnosti, posebice uvođenjem u način prepoznavanja ciljeva. Ovaj problem je djelomično riješen u već kreiranim uzorcima, ali ne u stvarnom vremenu. Osim toga, radi se i na inačici sustava u kojoj bi kao odašiljače osvjetljenja ciljeva trebao koristiti ugrađene radare zrakoplova ranog upozoravanja i upravljanja u zraku.

U Velikoj Britaniji radovi na području radarskih sustava s više položaja ove namjene provode se od kasnih 1980-ih. Razvijeni su i raspoređeni različiti eksperimentalni uzorci bistatičkih radarskih sustava, čiji su prijamni moduli raspoređeni na području londonske zračne luke Heathrow (slika 8.). Kao odašiljači za osvjetljavanje ciljeva korištena su standardna sredstva radio-televizijskih odašiljačkih stanica i radari kontrole zračnog prometa. Osim toga, razvijeni su eksperimentalni uzorci radara Dopplerovog raspršenja prema naprijed koristeći učinak povećanja EPR ciljeva kada se približe osnovnoj liniji bistatičkog sustava s televizijskim osvjetljenjem. Istraživanje u području stvaranja MPRS-a korištenjem radijskih i televizijskih odašiljačkih postaja kao izvora izloženosti VC-ima provedeno je u istraživačkom institutu Ministarstva obrane Norveške, kako je izvijestio na sjednici vodećih norveških instituta i razvojnih tvrtki o obećavajućim projektima za stvaranje i razvoj nove radioelektroničke vojne opreme i tehnologija u lipnju 2000. G.

Bazne stanice mobitela stanični decimetarski raspon valnih duljina. Rad u tom smjeru na stvaranju vlastitih verzija pasivnih radarskih sustava provode stručnjaci iz njemačke tvrtke Siemens, britanskih tvrtki Roke Manor Research i BAE Systems te francuske svemirske agencije ONERA.

Planirano je odrediti lokaciju CC-a izračunavanjem fazne razlike signala koje emitira nekoliko baznih stanica, čije su koordinate poznate s velikom točnošću. U ovom slučaju glavni tehnički problem je osigurati sinkronizaciju takvih mjerenja unutar nekoliko nanosekundi. To bi se trebalo riješiti primjenom tehnologija visokostabilnih vremenskih standarda (atomski satovi instalirani na letjelicama), razvijenih tijekom stvaranja svemirskog radionavigacijskog sustava Navstar.

Takvi će sustavi imati visoku razinu preživljavanja, budući da tijekom njihovog rada nema znakova korištenja baznih stanica telefonskih mobilnih komunikacija kao radarskih odašiljača. Ako neprijatelj na neki način uspije utvrditi tu činjenicu, bit će prisiljen uništiti sve odašiljače telefonske mreže, što se čini malo vjerojatnim s obzirom na trenutne razmjere njihova raspoređivanja. Prijamne uređaje ovakvih radarskih sustava praktički je nemoguće identificirati i uništiti tehničkim sredstvima, budući da tijekom rada koriste signale standardne mobilne telefonske mreže. Upotreba ometača, prema mišljenju programera, također će biti neučinkovita zbog činjenice da je u radu razmatranih verzija MPRS-a moguć način u kojem će sami REB uređaji biti dodatni izvori osvjetljavanje zračnih ciljeva.

U listopadu 2003., Roke Manor Research, tijekom vojne vježbe u Salisbury Plainu, demonstrirao je vodstvu britanskog Ministarstva obrane verziju pasivnog radarskog sustava Celldar (kratica od Celldar phone radar). Cijena demonstracijskog prototipa koji se sastoji od dvije konvencionalne parabolične antene, dvije Mobiteli(koji je igrao ulogu "saća") i osobno računalo s analogno-digitalnim pretvaračem iznosilo je nešto više od 3 tisuće dolara. Strani stručnjaci vjeruju da je vojni odjel bilo koje zemlje s razvijenom infrastrukturom mobilne telefonije u stanju
nye radarski sustavi. U tom slučaju se odašiljači telefonske mreže mogu koristiti bez znanja njihovih operatera. Sustavi poput Celldara moći će proširiti mogućnosti sustava kao što su akustični senzori.

Dakle, stvaranje i usvajanje višepozicijskih radarskih sustava poput Silent Sentry ili Celldar omogućit će američkim oružanim snagama i njihovim saveznicima rješavanje kvalitativno novih zadataka tajnog promatranja i kontrole zračnog prostora u zonama mogućih oružanih sukoba u određenim regijama svijet. Osim toga, mogu se uključiti u rješavanje problema kontrole zračnog prometa, suzbijanja trgovine drogom itd.

Kao što pokazuje iskustvo ratova u posljednjih 15 godina, tradicionalni sustavi protuzračne obrane imaju nisku otpornost na buku i sposobnost preživljavanja, prvenstveno od udara visokopreciznog oružja. Stoga nedostatke aktivne radarske opreme treba što više neutralizirati dodatnim sredstvima – pasivnim sredstvima izviđanja ciljeva na malim i iznimno malim visinama. Razvoj višepoložajnih radarskih sustava koji koriste vanjsko zračenje različitih radiotehničkih sredstava prilično se aktivno provodio u SSSR-u, posebno u posljednjih godina njegovo postojanje. Trenutno se u nizu zemalja ZND-a nastavljaju teorijska i eksperimentalna istraživanja o stvaranju MPRS-a. Treba napomenuti da sličan posao u ovom području radara provode domaći stručnjaci. Konkretno, izrađen je i uspješno testiran eksperimentalni bistatički radar "Polje", gdje se kao odašiljači osvjetljenja cilja koriste radio-televizijske odašiljačke stanice.

KNJIŽEVNOST

1. Jane's Defense Equipment ( E-knjižnica oružje zemalja svijeta), 2006. - 2007.

2. Peter B. Davenport. Korištenje multistatičkog pasivnog radara za detekciju NLO-a "S u stvarnom vremenu u okolišu blizu Zemlje. - Autorsko pravo 2004. - Nacionalni centar za izvješćivanje o NLO-ima, Seattle, Washington.

3. H. D. Griffiths. Bistatički i multistatički radar. - University College London, Dept. Elektronika i elektrotehnika. Torrington Place, London WC1E 7JE, UK.

4. Jonathan Bamak, Dr. Gregory Baker, Ann Marie Cunningham, Lorraine Martin. Silent Sentry ™ Pasivni nadzor // Aviation Week & Space Technology. - 7. lipnja 1999. - Str.12.

5. Rijetki pristup: http://www.roke.co/. uk / senzori / stealth / celldar.asp.

6. Karshakevich D. Fenomen radara "Field" // Army. - 2005. - br. 1. - Str. 32 - 33.

Da biste komentirali, morate se registrirati na stranici

navigacijski radio sustavi kratkog dometa (RSBN) - domet do 400-700 km, ovisno o visini leta zrakoplova.

c) sustavi za slijetanje - daju informaciju o odstupanju zrakoplova od zadane putanje u završnoj fazi leta.

2. Stupanj autonomije

a) Autonomni sustavi i uređaji mjere se bez pomoći radijske veze koja povezuje ugrađenu opremu određenog objekta s vanjskim elektroničkim uređajima. Informacije se izvlače iz reflektiranog signala.

b) Neautonomni uređaji i sustavi uključuju kako opremu na brodu instaliranu u objektu tako i opremu posebnih radijskih postaja povezanih s njom na zemaljskim točkama, umjetne zemaljske satelite (AES) itd.

3. Pogled na mjerni element

a) goniometrijski uređaji - određuju kut u horizontalnoj (azimut) ili okomitoj (elevaciji) ravnini, odnosno u koordinatnom sustavu povezanom s objektom. Dijele se na radio farove i radio smjernice:

b) radiofarovi uključuju radiofar koji tvori elektromagnetsko polje čiji parametri ovise o kutnim koordinatama prijamne točke;

c) radio smjerokazači (radio-smjerivači) omogućuju vam da pronađete kutne koordinate izvora zračenja elektromagnetskih valova iz rezultata mjerenja smjera dolaska radio valova.

b) radio daljinomjeri (radio daljinomjeri) – namijenjeni su za mjerenje udaljenosti od jednog objekta do drugog.

Radarske stanice s više položaja (MPRS)

U općem slučaju, MRS kombiniraju nezavisne, bistatičke i pasivne radare smještene na različitim točkama u prostoru (položajima).

U nezavisnim radarima (navigacijskim radarima) svi elementi opreme nalaze se u jednoj točki, a baza takvog sustava je nula.

Baza je udaljenost između položaja radara.

Bjk - naziv pozicija.

Ako je Bjk = const, tada se takvi MPRS nazivaju MPRS s fiksnim bazama. Svi ostali sustavi čine skupinu s mobilnim bazama.

Uz radarsku raznolikost u prostoru, svaka pozicija može biti opremljena opremom za prijam (pasivni radar), opremom za prijam i odašiljanje (pasivno-aktivni MPRS) ili navigacijskom radarskom opremom (aktivni MPRS).

Generalizirana struktura MPRS-a

Glavne komponente MPRS-a:

1. Oprema razmaknuta pozicijama P

2. POI - točka obrade informacija, gdje se signali i informacije koje pristižu s razmaknutih pozicija kombiniraju i zajednički obrađuju.

3. Kanali prijenosa informacija.

4. Kanali sinkronizacije.

Prednosti MPRLS-a

1. Mogućnost formiranja složenih prostornih vidnih područja.

2. Bolje korištenje energije u sustavu.

3. Veća točnost u mjerenju položaja ciljeva u prostoru.

4. Sposobnost mjerenja punog vektora brzine ciljeva.

5. Povećanje otpornosti na buku u odnosu na aktivne i pasivne smetnje.

Nedostaci MPRS-a:

1) Povećanje složenosti i cijene sustava.

2) Potreba za sinkronizacijom rada pozicija.

3) Složenost obrade informacija zbog velikog volumena.

Ovisno o zadacima koji se rješavaju u procesu obrade, MPRS razlikuje primarnu, sekundarnu i tercijarnu vrstu obrade.

Primarna obrada sastoji se u detekciji signala od cilja i mjerenju njegovih koordinata s odgovarajućom kvalitetom i greškama.

Sekundarna obrada predviđa određivanje parametara putanje svake mete na temelju signala s jednog ili više položaja MRLS-a, uključujući operaciju identificiranja meta.

U tercijarnoj obradi kombiniraju se parametri putanje ciljeva koje primaju različiti prijemni uređaji MPRS-a, uključujući operaciju

Nositelji patenta RU 2332684:

Izum se odnosi na tehnologiju lociranja, posebno na metode za izradu višepoložajnih radarskih sustava. Bit izuma: metoda radara s više položaja, koja se sastoji od emitiranja radarskih signala, sinkroniziranog prijema reflektiranih signala opremom razmaknutih pozicija, kombiniranja i zajedničke obrade signala i informacija za otkrivanje ciljeva, mjerenje njihove koordinate, određivanje parametara putanja i zatim identificiranje položaja obavljaju sinkronizirano emitiranje i prijem signala pomoću dalekovoda. Uređaj za višepozicijski radar sadrži točku za obradu informacija spojenu komunikacijskim kanalima i kanalima za sinkronizaciju s razmaknutom opremom, dok je razmaknuta oprema povezana na dalekovode. Postignuti tehnički rezultat izuma je ostvarenje glavnih prednosti višepozicijskih sustava. 2 n.p. f-ly, 1 sl

Izum se odnosi na tehnologiju lociranja, posebno na metode za izradu višepoložajnih radarskih sustava.

Poznate metode visokofrekventne komunikacije preko dalekovoda (elektrovoda) [na primjer, Mikutsky G. V., Skitaltsev B.C. Visokofrekventna komunikacija preko dalekovoda. Udžbenik za učenike energetskih i energetskih tehničkih škola. 2. izd., vlč. i dodati. M .: Energiya, 1978], na temelju emitiranja i prijema visokofrekventnih (HF) signala u dalekovodima preko opreme za VF-vezu.

Ove komunikacijske metode usmjerene su na rješavanje problema prijenosa i obrade informacija, a ne na radar.

Poznate metode lokacije za određivanje mjesta oštećenja vodova [na primjer, Shalyt G.M. Određivanje mjesta oštećenja u električnim mrežama. - M .: Energoizdat, 1982], uključujući i korištenje složenih signala [Kulikov A.L., Kulikov D.A. Patent br. 2269789 "Metoda za određivanje mjesta oštećenja elektroprijenosnih i komunikacijskih vodova i uređaj za njegovu provedbu", 10.02.2006., Bul. broj 4, G01R 31/11. MCP].

Međutim, ove metode lociranja usmjerene su na otkrivanje oštećenja na dalekovodima, a ne na radarske zadatke.

Poznate metode za određivanje najkraće udaljenosti do visokonaponskog dalekovoda od zrakoplova [na primjer, VM Yablonsky, LA Terekhova. Patent broj 2260198 "Metoda za određivanje najkraće udaljenosti do visokonaponskog dalekovoda od zrakoplova", 09/10/2005, G01S 13/93, G08G 5/04].

Međutim, ove se metode temelje na prijemu signala koje emitiraju dalekovodi u jednom položaju, u pravilu na industrijskoj frekvenciji.

Poznate metode radara s više položaja [na primjer, B.C. Chernyak. Radar s više položaja. - M .: Radio i komunikacija, 1993.], kao i razmaknute radarske stanice i sustavi [na primjer, Averyanov V.Ya. Razmaknute radarske stanice i sustavi. Mn., "Science and Technology", 1978], koji imaju značajne prednosti u odnosu na tradicionalne radarske sustave s jednim položajem.

Međutim, ove metode i sustavi nisu dizajnirani za generiranje sondiranja i obrade signala koje reflektiraju ciljevi u dalekovodima.

Najbliže tehničko rješenje predloženom izumu je metoda radara s više položaja, implementirana u višepozicijski radarski sustav [Bakulev P.A. Radarski sustavi. Udžbenik za sveučilišta. - M.: Radiotehnika, 2004, str.21], uključujući opremu razmaknutih pozicija, kanale za prijenos informacija, kanale za sinkronizaciju i točku za obradu informacija.

Metoda radara s više položaja sastoji se od emitiranja radarskih signala, sinkroniziranog prijema reflektiranih signala opremom razmaknutih pozicija, kombiniranja i zajedničke obrade signala i informacija razmaknutih položaja na točki obrade informacija za otkrivanje ciljeva, mjerenja. njihove koordinate, određivanje parametara putanja i naknadnu identifikaciju.

Ova metoda radara s više položaja omogućuje vam da ostvarite glavne prednosti višepozicijskih sustava u usporedbi s jednopozicijskim [Bakulev P.A. Radarski sustavi. Udžbenik za sveučilišta. - M .: Radiotehnika, 2004, str.21]:

Sposobnost formiranja složenih prostornih područja gledanja;

Bolje korištenje energije u radarskom sustavu;

Veća točnost u mjerenju položaja ciljeva u prostoru;

Povećana otpornost na aktivno i pasivno ometanje, kao i povećanje pouzdanosti taktičkog zadatka.

Bit izuma je povećati gore navedene prednosti korištenjem zračenja i prijema visokofrekventnih signala iz dalekovoda.

Ovaj problem rješava se metodom višepozicionog radara, koja se sastoji u emitiranju radarskih signala, sinkroniziranom prijemu reflektiranih signala opremom razmaknutih pozicija, kombiniranju i zajedničkoj obradi signala i informacija za otkrivanje ciljeva, mjerenje njihovog koordinate, određivanje parametara putanja i naknadnu identifikaciju, pri čemu, prema izumu, oprema razmaknutih pozicija vrši sinkronizirano emitiranje i prijem signala pomoću dalekovoda.

Preduvjeti za povećanje prethodno navedenih prednosti u predloženoj metodi radara s više položaja su sljedeći.

1. Električni vodovi su dugi i mogu se kombinirati u različite antenske sustave pomoću opreme za VF vezu.

Budući da je potencijalna točnost mjerenja kutnih koordinata ciljeva (srednja kvadratna pogreška mjerenja kutnih koordinata) [Shirman Y.D., Manzhos V.N. Teorija i tehnika obrade radarskih informacija na pozadini smetnji. - M.: Radio i komunikacija, 1981, str. 214-216.] Ovisno o omjeru signal/šum, kao i o omjeru duljine otvora antene i valne duljine, korištenje proširenih dalekovoda će omogućuju mjerenje kutnih koordinata ciljeva s većom preciznošću.

2. Složena konfiguracija dalekovoda za prijenos električne energije, kao i široke mogućnosti njihove redundancije, značajno povećavaju pouzdanost ovakvog višepoložajnog radarskog sustava. Dodatno treba napomenuti da se za jedan dalekovod u pravilu VF priključna oprema nalazi na sve tri faze (A, B, C), pa se svaka od faza može koristiti za rješavanje višepoložajnog radara. problema.

Istodobno, treba istaknuti značajke predložene metode radara s više položaja.

1. Budući da širenje VF signala u dalekovodima ima niz značajki [Hayashi S. Waves in power lines. - M .: Gosenergoizdat, 1960.], tada je specifično proučavanje i zajednička obrada primljenih signala od ciljeva opremom razdvojenih položaja i točke obrade informacija. Specifičnost je prvenstveno povezana s disperzivnim svojstvima dalekovoda kao medija za prijenos visokofrekventnih signala, razlika između fazne i grupne brzine njihovog širenja.

2. Na jedan dalekovod (ili više vodova, spojenih VF priključcima), preko VF priključne opreme može se spojiti odašiljačka i prijamna oprema više razmaknutih pozicija. Dakle, sinkronizirana zajednička emisija VF signala u jedan dalekovod omogućit će implementaciju složenih, brzo promjenjivih distribucija elektromagnetskog polja na velikim prostornim područjima. Međutim, takve dodatne mogućnosti dovode do poteškoća u formiranju kontrole prostornih područja gledanja.

3. Složena konfiguracija dalekovoda, prisutnost dalekovoda različitih klasa napona i njihov međusobni utjecaj dovode do značajki obrade koje ga značajno razlikuju od tradicionalnih metoda višepozicijske radarske i obrade signala u faznim antenskim nizovima [Elektronski sustavi: osnove i teorija konstrukcije. Imenik / Ed. Ya.D. Shirman. - M .: CJSC "MAKVIS", 1998].

Osim toga, ističemo da se uređaji koji implementiraju predloženu metodu radara s više položaja mogu koristiti ne samo za rješavanje radarskih problema (otkrivanje, mjerenje koordinata i parametara ciljeva i sl.), već i za dijagnosticiranje mjesta oštećenja. na dalekovode.

Predložena metoda može se provesti pomoću uređaja koji sadrži točku za obradu informacija, povezanu komunikacijskim kanalima i kanalima za sinkronizaciju s razmaknutom opremom, koja je spojena na dalekovode preko visokofrekventne priključne opreme.

Imajte na umu da se za sinkronizaciju umjesto odgovarajućih kanala u predloženom uređaju mogu koristiti satelitski navigacijski sustavi (na primjer, GPS).

Crtež prikazuje blok dijagram uređaja koji implementira predloženu metodu.

Uređaj sadrži točku za obradu informacija 1, komunikacijske kanale 2, kanale za sinkronizaciju 3, razmaknutu opremu 4, opremu za visokofrekventnu vezu 5, električne vodove 6.

Točka obrade informacija 1 povezana je komunikacijskim kanalima 2 i sinkronizacijskim kanalima 3 s opremom razmaknutih pozicija 4, koja je preko visokofrekventne priključne opreme 5 spojena na dalekovode 6.

Razmotrimo rad uređaja na primjeru položaja zračnih ciljeva. U tom slučaju uređaj za višepozicijski radar može raditi u aktivnom, pasivnom i aktivno-pasivnom načinu rada.

Najčešći je aktivno-pasivni način rada, kada se zračenje radarskih signala u prostor događa opremom jedne ili više razmaknutih pozicija 4, a prijem reflektiranih signala od zračnih ciljeva - sve raspoložive opreme 4.

Ovisno o korištenju 4-fazne informacije sadržane u signalima reflektiranim od zračnih ciljeva na razmaknutim pozicijama, implementirana je varijanta prostorno koherentne, s kratkoročnom prostornom koherentnošću i prostorno nekoherentne obrade [Bakulev P.A. Radarski sustavi. Udžbenik za sveučilišta. - M .: Radiotehnika, 2004, str. 21-22]. Međutim, za razliku od navedenih poznatih mogućnosti obrade, predloženi uređaj uzima u obzir značajke širenja signala duž dalekovoda 6. One prvenstveno uključuju:

Ovisnost brzine širenja visokofrekventnih signala o projektnim parametrima dalekovoda 6 (marka žice, visina ovjesa itd.);

Uređaji za raspršivanje dalekovoda 6 (različite karakteristike širenja visokofrekventnih signala duž dalekovoda na različitim frekvencijama);

Vremenska ovisnost karakteristika dalekovoda 6, prvenstveno reaktancije, kao i ovisnost potonje o specifičnom otporu Zemlje;

Prisutnost specifičnih aktivnih i pasivnih smetnji uzrokovanih, na primjer, radom visokofrekventnih komunikacijskih sustava, relejne zaštite, koronskih pražnjenja, kao i utjecaja susjednih dalekovoda 6, itd.;

Nekoliko drugih čimbenika.

Međutim, moguće je smanjiti utjecaj ovih čimbenika. U tom slučaju, informacija dobivena kao rezultat obrade signala primljenih s dalekovoda 6 se korigira uspoređivanjem s informacijama i signalima koje je primila oprema razmaknutih pozicija 4 s drugih radarskih objekata. Moguća je i suprotna pojava, kada informacije i signali primljeni s dalekovoda 6 nadopunjuju ili ispravne informacije i signale primljene od druge radarske opreme razmaknutih pozicija 4.

U točki obrade informacija 1 kombiniraju se koherentni signali, video signali, otkrivene oznake zračnih ciljeva, rezultati pojedinačnog mjerenja parametara, kao i kombinacija putanja.

Koherentnim kombiniranjem visokofrekventni signali iz opreme razmaknutih pozicija 4 dovode se u točku za obradu informacija 1, gdje se izvode sve operacije detekcije, identifikacije i određivanja parametara kretanja zračne mete i njegovog položaja. Kompenzacija čimbenika uzrokovanih specifičnim uvjetima širenja visokofrekventnih signala duž dalekovoda 6 provodi se u točki obrade informacija 1. U ovom slučaju opremu razmaknutih pozicija 4 karakterizira jednostavnost, a Točka obrade informacija 1 postaje kompliciranija.sposobnost.

Prilikom kombiniranja putanja zračnih ciljeva, signali iz opreme razmaknutih pozicija 4 šalju se u točku obrade informacija 1 nakon sekundarne obrade i odbijanja lažnih ciljeva. Kompenzacija faktora uzrokovanih specifičnim uvjetima širenja visokofrekventnih signala duž dalekovoda 6 vrši se opremom razmaknutih pozicija 4. Stoga se većinu računskih operacija izvodi oprema razmaknutih pozicija 4. , što je složenije. Oprema točke obrade informacija 1 je pojednostavljena, a kanali za prijenos informacija 2 rade u lakšim uvjetima.

Dakle, korištenje dalekovoda 6 s visokofrekventnom priključnom opremom 5 u uređaju (vidi crtež) omogućuje realizaciju dodatnih informacijskih i energetskih mogućnosti za višepozicijski radar.

1. Metoda radara s više položaja, koja se sastoji od emitiranja radarskih signala, sinkroniziranog prijema reflektiranih signala opremom razmaknutih pozicija, kombiniranja i zajedničke obrade primljenih signala i informacija na primljenim razmaknutim pozicijama od ostalih radarskih objekata na točki za obradu informacija namijenjenih otkrivanju ciljeva, mjerenju njihovih koordinata, određivanju parametara putanja i naknadnoj identifikaciji, naznačen time što je dodatno opremljena oprema razmaknutih pozicija, povezanih visokofrekventnom vezom opreme do dalekovoda (elektrovoda), provode sinkronizirano emitiranje i prijem signala pomoću dalekovoda, zatim se pri obradi primljenih informacija ispravljaju primljene informacije kao rezultat obrade signala primljenih s dalekovoda, uspoređivanjem to sa signalima reflektiranim od ciljeva koje je primila oprema odvojenih položaja i s informacijama koje je oprema primila oh razmaknute pozicije od ostalih radarskih objekata.

Višepoložajni radarski sustavi (MPRS) (slika 2.4) općenito kombiniraju jednopoložajne i OPRLS2), bistatičke i pasivne (PRLS1 - PRLS4) radare smještene na različitim točkama u prostoru (položajima). Udaljenost između položaja radara naziva se baza.Na sl. 2.5 prikazuje strukturu MPRL-a koji ima zajedničku poziciju za odašiljanje i tri međusobno razmaknute pozicije za prijem. Ovaj MPRL se naziva poluaktivnim. BiRLS je poseban slučaj poluaktivnog sustava.

Riža. 2.4. Moguća struktura MPRLS-a

Radari s više položaja imaju nekoliko baza koje su naznačene gdje indeksi i k odgovaraju brojevima ili nazivima pozicija. Treba napomenuti da, ovisno o taktičkoj namjeni MRLS-a i smještaju njegovih elemenata, baza sustava može promijeniti položaj i veličinu kada se sustav premjesti ili kada se MRLS oprema postavi na pokretne objekte, uključujući atmosferske zrakoplove. . Često se koristi mješovito baziranje MRS-a, primjerice, odašiljačka oprema na zrakoplovu, a oprema za prijam na zemlji, i obrnuto. Ako se pri pomicanju ili ponovnom baziranju relativni položaj pozicija ne promijeni, t.j. tada se takvi MPRLS nazivaju MRLS s fiksnim bazama. Svi ostali sustavi čine skupinu MPRS-a s mobilnim bazama.

Riža. 2.5. Struktura MPRS-a, koji se sastoji od BiRLS-a

U modernim MRSL-ovima koriste se kao određene vrste radara, te njihovom kombinacijom, mogu primijeniti i razne metode za određivanje položaja ciljeva u prostoru. Ove značajke dovode do veće otpornosti sustava na buku u cjelini. Uz radarsku raznolikost u prostoru, svaka pozicija može smjestiti opremu za prijam (pasivni MPRS), opremu za prijam i odašiljanje (pasivno-aktivni MPRS) ili OPRS opremu (aktivni MPRS).

U generaliziranoj strukturi MPRS-a (slika 2.6) mogu se razlikovati glavne komponente sustava: oprema razmaknutih pozicija (P), kanali za prijenos informacija (1), kanali za sinkronizaciju (2) i informacija obradna točka POI-a, gdje se signali i informacije koje dolaze s razmaknutih pozicija kombiniraju i zajednički obrađuju, što omogućuje ostvarivanje niza prednosti MPRS-a u odnosu na radar s jednom pozicijom.

Riža. 2.6. Generalizirana struktura MPRS-a

Glavne od ovih prednosti: sposobnost formiranja složenih prostornih područja gledanja; bolje korištenje energije u sustavu; visoka točnost u mjerenju položaja ciljeva u prostoru; sposobnost mjerenja punog vektora brzine ciljeva; povećanje otpornosti na buku u odnosu na aktivne i pasivne smetnje, kao i povećanje pouzdanosti taktičkog zadatka.

Međutim, ove prednosti dolaze po cijenu povećane složenosti i cijene sustava. Postaje potrebno sinkronizirati rad pozicija (uključujući i prostor za gledanje) i organizirati vodove za prijenos podataka. Složenost obrade informacija također se povećava zbog velikog volumena. Međutim, unatoč navedenim nedostacima, MPRS se široko koriste u praksi radara. Ovisno o zadatku koji se rješava u procesu obrade informacija u MRSL-u, razlikuju se primarni, sekundarni i tercijarni tipovi obrade.

Primarna obrada se sastoji u detekciji ciljnog signala i mjerenju njegovih koordinata s odgovarajućom kvalitetom ili pogreškama. Sekundarna obrada uključuje određivanje parametara putanje svake mete na temelju signala s jednog ili više položaja MPRS-a, uključujući operacije identificiranja meta. U tercijarnoj obradi, parametri putanja ciljeva dobiveni raznim prijemnicima MPRS-a kombiniraju se s identifikacijom putanja.

Vrste višepoložajnih radara. Ovisno o korištenju faznih informacija sadržanih u signalima reflektiranim od cilja, na razmaknutim pozicijama u prostoru, razlikuju se MRS-ovi prostorno koherentni, s kratkotrajnom prostornom koherentnošću i prostorno nekoherentni.

Prostorna koherentnost podrazumijeva se kao sposobnost održavanja tijesne povezanosti faza visokofrekventnih signala na razmaknutim pozicijama. Stupanj prostorne koherentnosti ovisi o duljini

signalnim valovima, veličinama baza MRS-a i dimenzijama mete, kao i iz nehomogenosti parametara putova širenja radio valova.

Ako se cilj može smatrati točkastim, tada fazna fronta vala ima oblik kugle, a signali primljeni na odvojenim pozicijama su kruto fazno povezani i koherentni. Za proširene mete, fazna fronta nastaje u procesu interferencije elektromagnetskih valova iz lokalnih centara refleksije ("sjajnih" točaka) mete. Velike duljine cilja rezultiraju fluktuacijama fazne fronte koje mogu poremetiti prostornu koherentnost (korelaciju) signala primljenih na razmaknutim lokacijama.

Uz homogeni medij širenja i malu baznu liniju, signali na ulazu prijamnih uređaja su identični i koherentni. Kako se baza povećava, signali se počinju razlikovati uglavnom zbog višestruke prirode uzorka povratnog raspršenja (DOR) cilja. Na određenoj veličini baze, gdje je domet do cilja; najveća veličina cilja, prijamne pozicije primaju signale reflektirane od mete duž različitih DOR režnjeva. Ovi signali su neovisni i nekorelirani.

Prostorno koherentni radari izdvajaju sve informacije sadržane u prostornoj strukturi polja radiovalova, sve do faznih odnosa. Kod ovih radara, upadi faze u kanale za prijam i obradu signala različitih prostornih položaja jednaki su u vremenskim intervalima koji su mnogo duži od trajanja signala (istinski koherentni sustavi). Stoga je pozicijska oprema sinkronizirana u vremenu, kao i po frekvenciji i fazi visokofrekventnih oscilacija. Razmaknuti položaji tvore posebno pozicioniran fazni niz (PAA).

Sustavi s kratkotrajnom prostornom koherentnošću imaju postojanost faznih odnosa u putovima opreme/pozicije unutar trajanja signala koji se koristi (pseudokoherentni sustavi). U tom je slučaju moguće izvući informaciju o Dopplerovim frekvencijama iz promjene faze unutar trajanja signala, ali je nemoguće provesti fazno određivanje smjera, budući da su signali primljeni na pozicijama nekoherentni u istom trenutku. Hardver položaja je sinkroniziran u vremenu i frekvenciji, ali ne i u fazi.

Prostorno nekoherentne radarske stanice obrađuju signale nakon njihovog otkrivanja, ali prije kombiniranja u točki obrade informacija MPRS-a. Ne zahtijeva sinkronizaciju položaja opreme u frekvenciji i fazi. Treba napomenuti da prostorna nekoherentnost nije u suprotnosti s vremenskom koherentnošću signala koji ulaze u opremu svake pozicije. Stoga je na svakoj poziciji moguće izmjeriti komponentu radijalne brzine iz Dopplerovog pomaka frekvencije.

Vrste integracije informacija u MPRLS. U točki obrade informacija moguće je kombinirati koherentne signale (koherentno kombiniranje), video signale, detektirane oznake i pojedinačna mjerenja (rezultate pojedinačnog mjerenja parametara ili elemenata signala, kao i kombiniranje putanja).

Koherentno povezivanje je najviša razina integracije informacija. Radiofrekvencijski signali s položaja MRS-a šalju se u središnji centar za obradu informacija, gdje se izvode sve operacije detekcije, identifikacije i utvrđivanja parametara kretanja cilja i njegove lokacije. Najveće mogućnosti ima sustav u kojem se provodi koherentno kombiniranje signala, budući da može koristiti prostornu koherenciju signala, u kojem nema slučajnih promjena u razlici faza primljenih signala na pozicijama MPRS. Takav se sustav odlikuje najvećom jednostavnošću opreme prijamnih pozicija, međutim, PIP postaje kompliciraniji i potrebni su širokopojasni prijenos signala s velikom širinom pojasa.

Kombiniranje putanja je najniža razina kombiniranja informacija. S pozicija signali dolaze nakon sekundarne obrade i odbijanja lažnih meta, stoga se većina računskih operacija izvodi na pozicijama MPRS-a čija je oprema najsloženija. Hardver podatkovnog centra je pojednostavljen, a komunikacijske linije rade u najlakšim mogućim uvjetima.

Dakle, što je viša razina integracije informacija, t.j. što se manje informacija gubi na prijamnim pozicijama prije zajedničke obrade, to su energetske i informacijske mogućnosti MPRS-a veće, ali je oprema središnje procesne točke složenija i zahtjevi za širinom pojasa vodova za prijenos informacija su veći.

Ministarstvo obrazovanja Republike Bjelorusije

Obrazovna ustanova

"Minska državna viša radiotehnička škola"

Sažetak na temu:

"Vrste radarskih sustava"

Nadglednik
/ A.V. Jakovljev /

Student
/O.I. Stelmakh /

Uvod ………………………………………………………………………………………………… .3

1 Opće informacije o radarskim sustavima ……………………………………………… .... 4

1.1 Osnovni pojmovi i definicije ……………………………………………………… .4

1.2 Klasifikacija radarskih uređaja i sustava …………………… 5

1.3 Vrste radara i radarskih sustava ………………………… ..6

1.4 Radarski sustavi s više položaja ………………………… ... 8

Zaključak …………………………………………………………………………………… 13

Popis korištene literature …………………………………………… .14

Uvod

Prvi rad na stvaranju radarski sustavi počela je kod nas sredinom 30-ih godina. Po prvi put ideju radara izrazio je istraživač na Lenjingradskom elektrofizičkom institutu (LEFI) P.K. Oshchepkov davne 1932. godine. Kasnije je predložio i ideju pulsirajućeg zračenja. Dana 16. siječnja 1934. održan je sastanak u Lenjingradskom Fizičko-tehnološkom institutu (LPTI) kojim je predsjedao akademik A.F. uvjeta. Nekoliko skupina izumitelja i znanstvenika preuzelo je posao. Već u ljeto 1934. grupa entuzijasta, među kojima su bili B.K.Shembel, V.V. Tsimbalin i P.K. Oshchepkov, predstavili su članovima vlade pilot postrojenje. Projekt je dobio potrebna sredstva i 1938. je
testiran je maketa pulsirajućeg radara koji je imao domet do 50 km na visini cilja od 1,5 km. Tvorci izgleda Yu, B, Kobzarev, P, A, Pogorelko i N, Ya, Chernetsov 1941. dobili su Državnu nagradu SSSR-a za razvoj radarske tehnologije. Daljnji razvoj je uglavnom bio usmjeren na povećanje dometa i poboljšanje točnosti određivanja koordinata. Stanica RUS-2, usvojena u ljeto 1940. za naoružavanje snaga protuzračne obrane, nije imala analoge u svijetu po svojoj Tehničke specifikacije, napravila je dobar posao za vrijeme Velikog
Domovinski rat tijekom obrane Moskve od neprijateljskih zračnih napada. Poslije rata radarska tehnologija suočila se s novim područjima primjene u mnogim sektorima nacionalnog gospodarstva. Zrakoplovstvo i navigacija danas su nezamislivi bez radara. Radarske stanice istražuju planete Sunčevog sustava i površinu naše Zemlje, određuju parametre orbita satelita i otkrivaju nakupine grmljavinskih oblaka. Radarska tehnologija se promijenila do neprepoznatljivosti tijekom posljednjih desetljeća.

1. Opće informacije o radarskim sustavima

1.1 Osnovnopojmove i definicije

Radar je otkrivanje i prepoznavanje objekata pomoću radio valova, kao i određivanje njihova položaja i parametara kretanja u prostoru. Radarski objekti (RL) nazivaju se radarskim ciljevima ili jednostavno ciljevima. Radar obično koristi signale reflektirane od mete ili signale koje emitira sam cilj i radijski uređaji koji su na njemu instalirani.

Radiotehnički sustavi i uređaji koji rješavaju radarske probleme nazivaju se radarski sustavi (radari) i uređaji (RLU), radarske stanice, a rjeđe radari ili radari.

Radarski sustavi pripadaju klasi radiotehničkih sustava za izdvajanje informacija o objektima iz primljenog radio signala. Dakle, radar traži i detektira radio signal s naknadnim mjerenjem njegovih parametara koji sadrže korisne informacije. U radaru se zadaci otkrivanja i određivanja položaja cilja rješavaju u pravilu bez pomoći opreme objekta.

Određivanje položaja RL u radaru zahtijeva mjerenje koordinata objekta (cilja). U nekim situacijama također je potrebno poznavati komponente vektora brzine objekta (cilja). Geometrijske ili mehaničke veličine koje karakteriziraju položaj i kretanje objekta ili mete nazivaju se lokacijskim elementima (IV).

Radarski sustavi se obično koriste kao informacijski senzori u složenijim strukturama – kompleksima.

Kompleksi su skup funkcionalno povezanih senzora, sustava i uređaja dizajniranih za rješavanje specifičnog taktičkog zadatka, na primjer, u kontroli zračnog prometa, potpori leta i slijetanju zrakoplova. Kompleks može uključivati:

1. Informacijski senzori (ID), elektronički i neradiotehnički (na primjer, inercijski);

2. Računalni sustav (procesor) baziran na jednoj ili više elektroničkih računalni strojevi(Računalo) ili na temelju specijaliziranih računala dodijeljenih zasebnim senzorima, u kojima se ID informacije obrađuju i pretvaraju u signale za vanjske sustave, na primjer, sustav upravljanja objektom;

3. Sustav komunikacije i razmjene informacija, koji se sastoji od kabelskih, optičkih i drugih komunikacijskih uređaja između dijelova kompleksa;

4. Sustav za prikaz informacija (indikacija) i upravljanje kompleksom, koji povezuje čovjeka operatera i kompleksa;

5. Upravljački sustav dizajniran da isključi mogućnost korištenja neispravnog kompleksa.

Zahtijeva korištenje radara kao jednog od dijelova kompleksa sistemski pristup na izbor njegovih karakteristika, što u nekim slučajevima omogućuje njihovo smanjenje, na primjer, u smislu točnosti i pouzdanosti, te, posljedično, smanjenje složenosti i cijene radara.

1.2 Klasifikacija radarskih uređaja i sustava

Glavne klasifikacijske značajke radarskih uređaja i sustava su namjena, priroda primljenog signala, vrsta mjernog elementa W i ponekad stupanj autonomije.

Prema oznaci radari se dijele na nadzorne i prateće.

Nadzorni radari se koriste za otkrivanje i mjerenje koordinata svih ciljeva u datom području svemira ili zemljine površine, kao i za kontrolu zračnog prometa (ATC) protuzračne (proturaketne) obrane (protuzračne obrane i proturaketna obrana), izviđanje, dobivanje meteoroloških informacija itd. (slika 1.9).

Radari za praćenje obavljaju funkciju točnog i kontinuiranog određivanja koordinata jednog ili više ciljeva. Informacije koje prima radar koriste se, na primjer, za usmjeravanje oružja na metu ili na

Razlikovati autonomne i neautonomne sustave i uređaje. Autonomni rade samostalno bez pomoći drugih elektroničkih uređaja i ne koriste radijske linije koje povezuju opremu na brodu danog objekta sa sustavima i uređajima izvan njega. U takvim radijskim sustavima implementiran je princip radara s jednim položajem, t.j. informacije o W elementima izdvajaju se iz signala reflektiranog od zemljine površine ili mete.

Neautonomne uključuju kako opremu na brodu instaliranu u objektu, tako i opremu posebnih radijskih uređaja povezanih s njom radiovezom, smještenih na zemaljskim točkama ili na drugim objektima, tj. implementiran je princip radara s više položaja.

Glavne karakteristike signala su vrsta emitiranog (sondnog) signala (kontinuirani ili impulsni), vrsta modulacije, dinamički raspon snage, širina spektra itd.

Po vrsti mjernog elementa W razlikuju se goniometrijski, dometni i diferencijalnomjerni uređaji, kao i uređaji za mjerenje brzine.

Uređaji za mjerenje kuta radara određuju kut između referentnog smjera i smjera prema OL-u u horizontalnoj (W = α) ili okomitoj (W = β) ravnini (izmjeriti smjer) u odgovarajućem koordinatnom sustavu. Ovi uređaji (radio perači) uključuju sredstva koja vam omogućuju da pronađete kutne koordinate izvora zračenja elektromagnetskih valova mjerenjem smjera dolaska radio valova.

Uređaji za mjerenje udaljenosti (radio daljinomjeri) dizajnirani su za mjerenje udaljenosti do objekta (W = R). Obično radio daljinomjeri mjere kašnjenje reflektiranog OL signala u odnosu na njegov vlastiti zrači (sonda) signal. Daljinomjeri su dio većine radara, koriste se i samostalno, na primjer, za pronalaženje visine leta zrakoplova (radio visinomjeri). Daljinomjeri mogu implementirati princip upitno-odgovor, kada se domet mjeri pomoću relejnog signala.

Diferencijalni daljinomjeri omogućuju vam da pronađete element W = /? D = /? | - /? 2, gdje /? ja i /? 2 - udaljenost do objekta od dva uređaja koji emitiraju (ponovno emitiraju) u višepozicijskom radarskom sustavu, određena usporedbom informativnih parametara signala.

1.3 Vrste radara i radarskih sustava

Vrste radara. U radarskim sustavima koriste se aktivni, aktivni s aktivnim odzivom i pasivni radar.

Aktivni radar (slika 1.1, a) pretpostavlja da otkriveni objekt koji se nalazi u točki O nije izvor radio signala. U takvom radaru odašiljač (Pd) generira sondirajući signal, antena zrači cilj tijekom snimanja prostora. Prijemnik (PRM) pojačava i pretvara reflektirani signal primljen od mete i šalje ga na izlazni uređaj (VU), odlučujući zadatak otkrivanje i mjerenje koordinata objekta.

Aktivni radar s aktivnim odgovorom (sl. 1.1, 6) implementira princip zahtjev-odgovor i razlikuje se po tome što je otkriveni objekt opremljen odzivnikom. Odašiljač ispitivača (Prd1) generira upitni signal, a antena ispitivača tijekom snimanja prostora zrači objekt opremljen transponderom. Potonji prima signal zahtjeva (Prm2) i šalje signal odgovora Prd2. Nakon što je primio i detektirao ovaj signal, ispitivač pomoću izlaznog uređaja (VU) pronalazi koordinate objekta opremljenog transponderom. U takvim sustavima mogući su kodirani zahtjev i odgovor, što povećava otpornost na buku linije za prijenos informacija. Osim toga, može se prenijeti linija ispitivač-odgovarač Dodatne informacije... Budući da je objekt aktivan (postoji odašiljač Prd2), domet radara je povećan u odnosu na domet konvencionalnog aktivnog radarskog sustava, ali radar postaje kompliciraniji (ponekad se ovaj tip radara naziva sekundarnim radarom).

Pasivni radar rješava problem detekcije aktivnog objekta koji emitira radio valove (slika 1.1, c). Kod pasivne detekcije cilja moguće su dvije situacije: kada se na detektiranom objektu nalazi radio odašiljač čije signale hvata pasivni radar i kada se prirodno zračenje pasivnog objekta prima u radijskom ili infracrvenom području valnih duljina, što se događa kada je temperatura objekta iznad apsolutne nule i kada je temperatura u suprotnosti s okolnim objektima ... Ova vrsta radara je jednostavna i vrlo je otporna na smetnje.

Vrste radarskih sustava. Po prirodi smještaja dijelova opreme u prostoru razlikuju se jednopozicijski, dvopozicijski (bistatički) i višepozicijski radari. Posljednje dvije vrste radara razlikuju se po tome što je njihova oprema razmaknuta u prostoru i ti radari mogu funkcionirati samostalno i zajednički (razmaknuti radar). Zbog prostornog odvajanja elemenata u takvim sustavima postiže se veći sadržaj informacija i otpornost na buku, ali sam sustav postaje složeniji.

Jednopoložajni radarski sustavi (OPRS) razlikuju se po tome što je sva oprema smještena na jednom mjestu. U nastavku ćemo označavati takve radarske sustave. OPRS implementira aktivni ili pasivni tip radara (vidi sliku 1.1, a - c). S aktivnim radarom s aktivnim odgovorom, oprema ispitivača nalazi se u jednoj točki prostora, a transponder - u drugoj. Ovisno o namjeni radara i vrsti korištenih signala strukturni dijagrami ORLS se mogu specificirati i istovremeno se međusobno značajno razlikovati. Razmotrimo, kao primjer, rad pulsirajućeg aktivnog radara za otkrivanje zračnih ciljeva za kontrolu zračnog prometa (ATC), čija je struktura prikazana na sl. 1.2. Uređaj za kontrolu pogleda (upravljanje antenom) služi za pregled prostornog (obično kružnog) antenskog snopa, uskog u horizontalnoj ravnini i širokog u vertikalnoj.

U razmatranom OPRLS-u koristi se pulsni način zračenja, pa se na kraju sljedećeg sondirajućeg radio pulsa jedina antena prebacuje s odašiljača na prijemnik i koristi se za prijem dok se ne počne generirati sljedeći zvučni radio puls , nakon čega se antena ponovno spaja na odašiljač itd.

Ovu operaciju izvodi sklopka prijenos-prijem (RFP). Impulse okidača koji postavljaju razdoblje ponavljanja sondirajućih signala i sinkroniziraju rad svih ORLS podsustava generira sinkronizator (Synx). Signal iz prijamnika (PRM) nakon analogno-digitalnog pretvarača ADC odlazi u opremu za obradu informacija – procesor signala, gdje se vrši primarna obrada informacija koja se sastoji u detekciji signala i mjerenju koordinata cilja. Oznake cilja i tragovi putanje formiraju se tijekom sekundarne obrade informacija u procesoru podataka.

Generirani signali, zajedno s informacijama o kutnom položaju antene, prenose se na daljnju obradu do zapovjednog mjesta, kao i za praćenje indikatora kružnog prikaza (IKO). Na samostalan rad IKO radar služi kao glavni element za promatranje zračne situacije. Takav radar obično obrađuje informacije u digitalnom obliku. Za to je predviđen uređaj za pretvaranje signala u digitalni kod (ADC).

Bistatički radarski sustavi (BiRLS) su radari u kojima se odašiljački i prijamni dijelovi nalaze na različitim točkama u prostoru (vidi sliku 1.1, d). Takvi biradari temelje se na aktivnom tipu radara.

1.4 Višepoložajni radarski sustavi

Višepoložajni radarski sustavi (MGTRLS) (slika 1.4) općenito kombiniraju jednopozicijske (OPRLS1 i OPRLS2), bistatičke (BiRLS 1 - BiRLSb) i pasivne (PRLS1 - PRLS4) radare smještene na različitim točkama u prostoru (položajima). Udaljenost između položaja radara naziva se baza (B). Slika 2.5 prikazuje strukturu MPRS-a koji ima zajedničku poziciju za odašiljanje i tri razmaknute pozicije prijema. Ovaj MPRL se naziva poluaktivnim. BiRLS je poseban slučaj poluaktivnog sustava.

Višepozicijski radari imaju nekoliko baza koje su označene Bjk, gdje indeksi j i k odgovaraju brojevima ili nazivima pozicija. Treba napomenuti da, ovisno o taktičkoj namjeni MRLS-a i smještaju njegovih elemenata, baza sustava može promijeniti položaj i veličinu kada se sustav premjesti ili kada se MRLS oprema postavi na pokretne objekte, uključujući atmosferske zrakoplove. . Često se koristi mješovito baziranje MRS-a, primjerice, odašiljačka oprema na zrakoplovu, a oprema za prijam na zemlji, i obrnuto. Ako se pri pomicanju ili premještanju relativni položaj položaja ne mijenja, tada se takvi MRSL-ovi nazivaju MRS s fiksnim bazama. Svi ostali sustavi čine skupinu MPRS-a s mobilnim bazama.

U suvremenim MRSL-ima koriste se i pojedinačne vrste radara i njihova kombinacija, a mogu koristiti i različite metode za određivanje položaja ciljeva u prostoru. Ove značajke dovode do veće otpornosti sustava na buku u cjelini. Kada je radar razmaknut u prostoru, svaka pozicija može smjestiti opremu za prijam (pasivni MPRS), opremu za prijam i odašiljanje (pasivno-aktivni MPRS) ili opremu OPRS-a (aktivni MPRS).

U generaliziranoj strukturi MRSL-a (slika 1.6) mogu se razlikovati glavne komponente sustava: oprema razmaknutih pozicija (P), kanali za prijenos informacija (1), kanali za sinkronizaciju (2) i informacija obradna točka POI, gdje se kombiniraju i zajednički obrađuju signali i informacije koje dolaze s razmaknutih pozicija, što omogućuje ostvarivanje niza prednosti MPRS-a u odnosu na radar s jednom pozicijom.

Glavne od ovih prednosti su:

1. Mogućnost formiranja složenih prostornih vidnih površina;

2. Bolje mprls korištenje energije u sustavu;

3. Veća točnost u mjerenju položaja ciljeva u prostoru;

4. Sposobnost mjerenja punog vektora brzine ciljeva;

5. Povećanje otpornosti na buku u odnosu na aktivne i pasivne smetnje, kao i povećanje pouzdanosti taktičke zadaće.

Vrste višepoložajnih radara. Ovisno o korištenju faznih informacija sadržanih u signalima reflektiranim od mete, na razmaknutim pozicijama u prostoru, MRLS se razlikuju prostorno koherentne, s kratkotrajnom prostornom koherentnošću i prostorno nekoherentne.

Prostorna koherentnost podrazumijeva se kao sposobnost održavanja tijesne povezanosti faza visokofrekventnih signala na razmaknutim pozicijama. Stupanj prostorne koherentnosti ovisi o duljini

signalnim valovima, veličinama baza MRS-a i dimenzijama mete, kao i iz nehomogenosti parametara putova širenja radio valova.

Uz homogeni medij širenja i malu osnovnu liniju (S> 0), signali na ulazu prijamnih uređaja su identični i koherentni. Kako se baza povećava, signali se počinju razlikovati uglavnom zbog višestruke prirode uzorka povratnog raspršenja (DOR) cilja. Na određenoj veličini baze B / = /? X / - // c, gdje je R domet do cilja; / c - najveća veličina cilja, prijamne pozicije primaju signale reflektirane od mete duž različitih DOR režnjeva. Ovi signali su neovisni i nekorelirani.

Sustavi s kratkotrajnom prostornom koherentnošću imaju postojanost faznih odnosa u putovima pozicijske opreme unutar trajanja korištenog signala (pseudokoherentni sustavi). U tom je slučaju moguće izvući informaciju o Dopplerovim frekvencijama iz promjene faze unutar trajanja signala, ali je nemoguće provesti fazno određivanje smjera, budući da su signali primljeni na pozicijama nekoherentni u istom trenutku. Hardver položaja je sinkroniziran u vremenu i frekvenciji, ali ne i u fazi.

Vrste integracije informacija u MPRLS. U točki obrade informacija moguće je kombinirati koherentne signale (koherentno kombiniranje), video signale, detektirane oznake i pojedinačna mjerenja (rezultate pojedinačnog mjerenja parametara signala ili W elemenata), kao i kombiniranje putanja.

Zaključak

U području radarskih sustava (radara), kao iu svakom drugom području tehnologije, kontinuirano se odvija proces ažuriranja, zamjene zastarjelih sredstava novim modifikacijama. Zadaci koje rješavaju proširuju se i kompliciraju, rastu njihova učinkovitost i pokazatelji kvalitete, unapređuju se stari i stvaraju novi projekti, proširuju se veze OIE s drugim sustavima.

U razvoju elektroničkih sustava mogu se naznačiti određene faze ili generacije. Primjerice, u povijesti razvoja radioelektronskih sustava značajno razdoblje zauzima faza projektiranja radioelektronskih sustava pomoću elektroničkih cijevi. Zamijenila ga je faza u razvoju radioelektronskih sustava koji koriste poluvodičke elemente, a zatim je uslijedila nova faza u izgradnji radioelektronskih sustava temeljenih na integriranim sklopovima (integrirani mikro krugovi i mikroprocesori).

Razvoj mikroelektronike i računalne tehnologije pružio je široke mogućnosti za korištenje digitalnih metoda obrade i pretvorbe informacija u radioelektronici. Primjena ideja i metoda digitalne obrade signala otvara temeljno nove mogućnosti u raznim područjima radioelektronike, a prije svega u radiokomunikacijama, radaru, radioupravljanju.

Dostignuća takvih grana fizike kao što su fizika čvrstog stanja i optika posebno se široko koriste u radioelektronici. Napredak u koherentnoj optici, holografiji i drugim područjima fizike pridonio je stvaranju i razvoju optičkih metoda za obradu i pretvaranje informacija. Našli su svoju primjenu, primjerice, u radaru (RLA), mikrovalnoj tehnologiji i drugim poljima.

U ovom radu proveden je proračun glavnih parametara radara, potrebnih za detekciju cilja zadanih karakteristika. Razmatrano je pitanje dviju sukobljenih strana, njihovih sredstava ometanja i zaštite od ometanja. Provedeni proračuni pokazuju da je uz dovoljno potpune informacije o sredstvima suprotne strane moguće učinkovito korištenje smetnji i njihovo učinkovito suzbijanje.

Bibliografija

1. Loginov M.A., Rogovoy I.I., Chechelnitsky M.I. Osnove pulsnog radiotehnike i radara / Ed. I.G. Horbenko. - M .: VIMO SSSR, 1968.552 str.

2. Bakulev P.A. Radarski sustavi. Udžbenik za sveučilišta. - M .: Radiotehnika, 2004.320 str.

3. Radioelektronička oprema / Ed. Sidorina V.M. - Moskva: VI, 1990.288 str.