Голик А.М. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

При разведке ОП (СП) поиск ОН в секторе обзора производится посредством дискретного

сканирования луча ФAP по дирекционному углу при постоянном значении его положения по углу

места. Угол места при поиске выбирается близким, либо равным по значению углу укрытия к

плоскости горизонта, который зависит от рельефа местности. Шаг сканирования равен 2

. Причем

сектор, равный 60

, луч проходит, занимая сначала нечетные (1, З,…, 29), а затем четные (2, 4,…,

30) положения. Таким образом обеспечивается устранение неоднозначностей, возникающих при

нахождении ОН между смежными положениями луча ( например, 2 и 3), так как в этом случае один

и тот же ОН может быть обнаружен как два.

Зондирование каждого из угловых направлений образуемого таким образом барьера обна-

ружения организуется ЦВУ путем формирования управляющих воздействий на устройства и сис-

темы PЛА. Эти воздействия содержат информацию о режиме работы МРЛК, количестве излучае-

мых импульсов, периоде их повторения и т.п.

Для повышения надежности обнаружения и устранения "слепых" скоростей при обеспече-

нии селекции движущихся целей (СДЦ) по радиальной скорости зондирование каждого из угловых:

направлений осуществляется тремя пачками импульсов, каждая из которых имеет свой период

следования (см. рис.15,в).

Таким образом. в каждом положении ДН излучается пакет импульсов, состоящий из трех

пачек (П

, П

), каждая из которых состоит из 18…19 импульсов и имеет свой период следова-

ния (Т

, Т

,Т

- см. табл. 4 и 5 и рис. 14, в). Излучается в пространство и подвергается когерентно-

му накоплению лишь 16 импульсов из пачки. Остальные импульсы используются в качестве конт-

рольных сигналов для подстройки характеристик приемной системы.

Таблица 4

Количество импульсов

Режим излучения

"Частый"

"Редкий"

Таблица 5

Период следования импульсов, мкс

Режим излучения

"Частый"

181

197

213

"Редкий"

268

308

288

Голик А.М. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций. МО. 1997

Оцифровке на этапе "Поиска" подвергаются лишь сигналы, следующие по суммарному и

дополнительному каналам приемника.

Оцифровка сигналов осуществляется по 310 дискретам дальности (в режиме "Редкий"),

либо по 460 дискретам дальности (в режиме "Частый") при тактовой частоте АЦП 24 МГц, начиная

с 26 дискрета. Величина дискрета дальности — 75 метров.

Определение дальности осуществляется путем сравнения амплитуды в соседних дискре-

тах дальности. Номер дискрета с максимальным значением сигнала после обнаружения запоми-

нается в ОЗУ СПОИ.

Процедуре обнаружения при поиске ОН подвергается сжатый сигнал, прошедший коге-

рентное накопление по 16 импульсам пачки.

Критерий обнаружения по пакету импульсов для этапа "Поиск" ОН — 2 из З.

Система первичной обработки информации обеспечивает автоматическое обнаружение до

30 сигналов от ОН в одном угловом направлении. Помеховые сигналы, поступившие на вход обна-

ружителя СПОИ превысившие уровень шумов приемной системы (так называемый "уровень сред-

них помех"), поступают в СОУ, где они используются для подсветки помеховой обстановки на эк-

ране индикатора РМО.

После формирования отметок от ОН, осуществляемого в СПОИ, информационные масси-

вы о каждом из обнаруженных ОН на обрабатываемом участке дальности поступают в ЦВУ. Во

время обработки этой информации луч антенны продолжает обзор заданного сектора (см. рис. 11).

Для снижения степени влияния систематических погрешностей РЛА на точность измере-

ния координат ОH используются два контрольных зондирования.

При одном из них производится измерение уровня шума на выходе приемной системы. Из-

меренные значения уровней шума каждого из каналов приемной системы поступают в ЦВУ, где

они сравниваются с заданной (пороговой) величиной. Если эти значения отличаются от пороговой

величины, то с помощью расположенных во всех каналах приемной системы аттенюаторов уста-

навливается требуемый уровень шума на их выходах.

При втором контрольном зондировании измеряются коэффициенты передачи, а также раз-

ности фазовых длин каналов приемной системы. Результаты измерений учитываются ЦВУ в алго-

ритме определения угловых координат ОН.

По каждому обнаруженному ОН на этапе поиска в ЦВУ поступает следующая информация

для каждого из трех периодов следования зондирующих импульсов: амплитуда сигнала, получен-

ная в результате оптимальной фильтрации и когерентного накопления импульсов пачки; номер

фильтра, соответствующий радиальной скорости ОН; дискрет дальности, на котором обнаружен

сигнал от ОН; амплитуда шума на выходе каналов приемной системы, измерение которой осуще-

ствляется перед началом каждой пачки на всех этапах функционирования РЛК.

Из всех сформированных в СПОИ в данном угловом положении луча радиолокационных

отметок от ОН с помощью алгоритмов обработки радиолокационной информации поиска выбира-

ется одна, обладающая наибольшей амплитудой, и производится ее автозахват.

При подготовке зондирований для этапа автозахвата ОН производится:

запоминание номера дискрета дальности обнаруженной отметки N

и номера фильтра N

соответствующего радиальной скорости ОН;

вычисление коэффициента регулировки усиления приемной системы при превышении сиг-

Голик А.М. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций. МО. 1997

налом верхней границы ее динамического диапазона;

вычисление направляющих косинусов для трех угловых направлений, центры которых раз-

несены относительно друг друга по азимуту и по углу места на углы Δα = 1

и Δε = 1

согласно рис.

17.

Рис. 17

По вычисленным значениям направляющих косинусов в ВФ согласно выражениям (1), (9),

(10), (11) вычисляются дифференциальные сдвиги фаз. При этом луч возвращается в положение,

в котором произошло обнаружение, а затем занимает еще два — со смещением по углу места на

. а по азимуту на ± 0.5

. При этом равносигнальные направления разностных ДН ФАР лежат в

вершинах равнобедренного треугольника (см. рис. 17).

Таким образом, в режиме автозахвата каждое дискретное обращение к ОН для обеспече-

ния измерения координат в линейной зоне его пеленгационной характеристики и образования так

называемого строба захвата по угловым координатам производится путем зондирования трех

смежных угловых направлений пачками импульсов, следующих на одной частоте повторения, вы-

бранной по результатам обнаружения. Выбирается та частота повторения импульсов, на которой

произошло обнаружение ОН при максимальном значении отношения сигнал/(шум + помеха).

На этапе автозахвата реализуется дискретное обращение к ОН с частотой 10 Гц в течение

0,6 —1,2 с.

Оцифровке (т.е. аналогово-цифровому преобразованию), как и на этапе поиска, подлежат

лишь 16 импульсов из каждой пачки сигналов, принятых по всем четырем каналам приемной сис-

темы. Когерентное накопление осуществляется по 16 импульсам в каждом из трех направлений.

Параметры пачек импульсов при реализации АЗ приведены в табл.6.

Компенсация НИП на этапе АЗ может отсутствовать (по усмотрению оператора).

Обзор по дальности осуществляется в пределах строба из 32 дискрет дальности. Номера

дискрет дальности, составляющие строб, назначаются ЦВУ на основе обработки результатов эта-

па поиска на данном угловом направлении. Номер начального дискрета строба сопровождения по

дальности определяется в соответствии с выражением

нач

= N

– 16 , (14)

Голик А.М. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций. МО. 1997

при этом должно выполняться неравенство

D min

< N

нач

< N

D max

где N

— номер обрабатываемого дискрета дальности;

D min

, N

D max

— минимальное и максимальное значение номеров дискрет, составляющих строб

дальности.

Таблица 6.

Количество импульсов в пачке

Режим

излучения

"Частый"

"Редкий"

Примечание: П

, П

соответствуют периоду слежения Т

; П

, П

— Т

; П

, П

— Т

( см.

рис

15,

в).

Размер строба сопровождения по частоте Доплера составляет 8 фильтров. Код начала

строба сопровождения по частоте (наименьший номер фильтра из 8, составляющих строб) опре-

деляется в соответствии с выражением

Fнач

= N

– 4 , (14)

где N

— номер фильтра, в котором обнаружен сигнал максимальной амплитуды;

Fнач

— код начала строба сопровождения по частоте.

Первичная обработка сигналов на этапе автозахвата осуществляется аналогично этапу

поиска, однако используется критерий обнаружения 1 из 3.

Измерение координат ОН при автосопровождении производится с помощью угловых дис-

криминаторов и дискриминатора дальность, функции которых реализованы в алгоритмах про-

граммного обеспечения ЦВУ.

Измерение дальности производится в соответствии с алгоритмом дискриминатора, исполь-

зующим метод конечных разностей:

изм

= 75 (N

– 0,5 ΔД) + sis Д , (16)

где N

- номер дискрета дальности, в котором произошло обнаружение;

sis Д - значение систематической погрешности измерения дальности, определяемое в

результате испытаний;

ΔД – уточнение кода дальности, вычисляемое в соответствии с выражением:

Голик А.М. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций. МО. 1997

где А

, А

k-1

, А

k+1

– амплитуды сигналов в k-м и соседних с ним дискретах.

Таким образом, по оцифрованным значениям амплитуды, полученным через равные про-

межутки времени, определяется центр тяжести отраженного от ОН сигнала, соответствующий

дальности до цели.

При наличии признака ограничения сигнала или его отсутствии в приемной системе вме-

сто измеренного значения дальности используется ее экстраполированное значение (порядок

определения которого будет рассмотрен далее).

В дискриминаторах по угловых координатам формируются сигналы ошибки Δα и Δε, про-

порциональные рассогласованию между истинным положением ОН и осью луча ФАР. Дискрими-

наторы по угловых координатам выполнены на основе амплитудного cуммaрно-разностнoгo ме-

тода формирования дискриминаторной (пеленгационной) характеристики.

С выхода СПОИ в ЦВУ поступают три последовательных по времени отсчета квадратур-

ных составляющих суммарного, азимутального и угломестного каналов, соответствующих трем

угловым направлениям зондирований на этапе автозахвата. Для дальнейшей обработки в ЦВУ

выбирается составляющая, имеющая максимальный уровень сигнала на выходе суммарного ка-

нала.

Характеристика углового дискриминатора реализуются ЦВУ по следующим алгоритмам:

где

∑

– квадратурные составляющие сигнала на выходе суммарного канала прием-

ной системы;

– квадратурные составляющие сигнала на выходе азимутального канала;

– квадратурные составляющие сигнала на выходе угломестного канала;

– поправочные коэффициенты выравнивания фазовых длин суммарного и ази-

мутального каналов;

– поправочные коэффициенты выравнивания фазовых длин суммарного и уг-

ломестного каналов;

– поправочные коэффициенты выравнивания коэффициентов передачи сум-

марного и разностных (азимутального и угломестного) каналов;

и К

– крутизна дискриминаторных характеристик азимутального и угломестного

каналов;

cos α

х0

,cosε

– направляющие косинусы выбранного направления излучения.

Все поправочные коэффициенты определяются в ЦВУ на основе анализа реакции РЛА на

контрольные зондирования.

По значению выбранного углового направления (

α ,ε), а также по вычисленным значениям

Голик А.М. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций. МО. 1997

Δα , Δε. производится вычисление измеренных значений полярных координат ОН (α

изм

,ε

изм

), а затем осуществляется их преобразование в прямоугольные (х

изм

, у

изм

, h

изм

Преобразование полученных координат в координаты местной прямоугольной сиcтемы

осуществляется в ЦВУ с помощью следующих систем уравнений:

системы уравнений, учитывающей наклон ФАР относительно перпендикуляра к плоскости

погона самохода;

системы уравнений, учитывающей наклон плоскости погона самохода по килю и по крену.

Вычисление экстраполированных координат цели для следующего (j-го) зондирования

производится в местной прямоугольной системе координат по формулам:

где l

(j), l

(j) – коэффициенты сглаживания по положению, скорости и ускорению, опре-

деляемые максимальными динамическими погрешностями определения соответствующих вели-

чин для случая максимального ускорения ОН;

, у

, h

– сглаженные значения координат для j-ro зондирования;

хj

уj

, V

, W

хj

уj

– сглаженные значения скорости и ускорения ОН по соответствующим

координатам для j-ro зондирования;

εj

, V

хεj

уεj

, V

hεj

, W

хεj

уεj

hεj

, х

εj

, h

εj

– экстраполированные на j-м шаге значения дальности,

скорости, ускорения и координат ОН.

Голик А.М. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций. МО. 1997

Затем в ЦВУ на основе полученных экстраполированных значений координат х

εj

, h

εj

дальности

εj

вычисляются направляющие косинусы для очередного положения луча ФАР и оп-

ределяется центр строба по дальности.

Таким образом, сигналы ошибок по угловым координатам и значение дальности до ОН ис-

пользуются в алгоритме оценки прямоугольных координат ОН (h, х, у ) и их производных. Исполь-

зуя эти данные, ЦВУ замыкает контур сопровождения ОН. В процессе автозахвата в ЦВУ произво-

дится обработка радиолокационной информации, поступающей от СПОИ, в результате чего вы-

числяются сферические координаты точки пространства, служащей продолжением захватываемой

траектории (см. рис. 10).

Цикл зондирований АЗ производится до выполнения критерия передачи ОН на этап авто-

сопровождения (критерий автозахвата - СМ. рис. 16):

где

– полуширина диаграммы направленности ФАР в азимутальной и угломестной

плоскости на уровне -3 дБ.

3начения Δε и Δα вычисляются В ЦВУ в соответствии с выражением (8).

Таким образом, критерием передачи ОН на автосопровождение является его нахождение

на линейном участке пеленгационной характеристики.

При выполнении критерия автозахвата (20) происходит передача ОН на этап автосопрово-

ждения. В режиме Р на автосопровождение передаются те цели, у которых в процессе автозахва-

та уменьшается дальность, а в режиме К - увеличивается.

В момент выполнения критерия (20) ЦВУ вырабатывает команду "Автозахват закончен" и

организует зондирования на этапе автосопровождения, которые производятся в одном направле-

нии полным пакетом импульсов (см. рис. 15, в), с направляющими косинусами, определяемыми

ЦВУ на основе (19). Организация зондирований АС включает в себя выполнение всех описанных

выше операций для этапа АЗ.

В процессе автосопровождения в ЦВУ для всех сопровождаемых ОН вычисляются направ-

ляющие косинусы угловых координат, которые определяют положение луча ФАР для каждого ОН в

соответствии с выражениями (9) – (11) и дальность (Д), определяющую положение центра строба

в соответствии с формулой (14).

На данном этапе функционирования пакет импульсов характеризуется параметрами, при-

веденными в табл. 6.

Оцифровке подлежат сразу все 48 импульсов, по которым осуществляется когерентное на-

копление. При этом используется критерий обнаружения: 1 из З.

Автосопровождение ОН ведется путем дискретного обращения к нему с частотой, равной

10 Гц, в течение 1,6 - 5,6 с в зависимости от УСЛОВИЙ наблюдения ОН (шумовых ошибок измере-

ния координат) на одной Частоте повторения импульсов.

Окончание зондирований АС производится в случае выполнения одного из трех критериев:

1) выход ОН из зоны наблюдения (критерий срыва АС - см. рис. 16):

Голик А.М. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций. МО. 1997

где α

ас

,ε

ас

– азимутальное и угломестное направления зондирований АС;

изм

– измеренная дальность;

2) количество пропусков ОН (отсутствие обнаружений ОН в экстраполированных точках) на

траектории достигло 10 (критерий срыва АС - см. рис. 15);

З) превышение времени, определяемого ЦВУ для конкретной сопровождаемой траектории

по алгоритму выбора времени окончания сопровождения (критерий окончания АС - см. рис. 16).

Многоканальность сопровождения ОН обеспечивается импульсным характером зондиро-

ваний по каждому ОН и разделением во времени всех операций по обработке отраженных от них

сигналов, выполняющихся с частотой обращения к ОН. .

После автосопровождения ОН производится сглаживание дискретных значений парамет-

ров его траекторий методом наименьших квадратов, определяется класс стреляющего средства

по баллистическим признакам, затем находятся прямоугольные координаты ОП или точки падения

снаряда.

Многоканальная РЛС определяет местоположение ОП стреляющей системы и точки паде-

ния ОН (мины, снаряда, ракеты) путем радиолокационного сопровождения летящего ОН по трем

координатам на начальном участке траектории полета и ее экстраполяции к точке вылета и паде-

ния.

Сущность экстраполяции заключается в том, что по наблюдаемому с помощью РЛС участ-

ку траектории определяется ненаблюдаемый участок путем продолжения по принятому алгоритму

засеченного отрезка траектории до уровня земли.

При решении задачи, которую осуществляет ЦВУ изделия по разведке ОП минометов, ар-

тиллерии и ракет, производится экстраполяция восходящей ветви траектории к ее началу.

В случае контроля стрельбы экстраполируется нисходящая ветвь траектории до точки па-

дения мины или снаряда.

В основу экстраполяции траектории заложен приближенный способ решения задачи, т.е.

реальная траектория баллистических ОН заменяется параболой с учетом баллистической функ-

ции Е. Экстраполяция прямоугольных координат производится по уравнениям:

где Е

– баллистическая функция, Е

= с П(h

) G(V) ;

с – баллистический коэффициент (выбирается постоянным для всех стреляющих сис-

Голик А.М. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций. МО. 1997

тем при разведке);

П(h

) – функция плотности воздуха;

G(V) - функция сопротивления воздуха;

хi

, V

– составляющие скорости снаряда на i-м шаге экстраполяции;

G –- ускорение свободного падения;

Δt - шаг экстраполяции.

Экстраполяция по системе уравнений (22) производится с середины участка сопровожде-

ния, определяемого при сглаживании, до уровня h

= h

оп

– предполагаемая высота ОП).

По вычисленным координатам ОП х

oп

оп

ЦВУ с помощью хранящейся в его памяти цифро-

вой карты местности (ЦКМ) определяет истинную высоту ОП и производит определение координат

ОП с учетом уточненной высоты. Затем по баллистическим параметрам ОН осуществляется рас-

познавание его класса, а для артиллерийских снарядов и распознавание калибра (по рассчитан-

ной массе ОН).

Кроме того, на основе анализа направления движения, крутизны траектории, ускорения и

радиальной скорости ОН принимается решение о его принадлежности к классу противорадиоло-

кационных самонаводящихся систем с последующей выдачей сообщения на РМО.

Далее при повторной засечке координат разведанной ОП определяются координаты цен-

тра этой ОП и ее расположение по фронту и глубине. Причем, принадлежность засечек одной ОП

идентифицируется с помощью карты целей (в памяти ЦВУ), в которой хранятся данные об обна-

руженных ОН.

При ведении интенсивной стрельбы с одной ОП для увеличения пропускной способности

изделия оператор имеет возможность блокировать повторное сопровождение ОН. В этом случае в

течение времени, задаваемого оператором (паузы), вновь обнаруженные ОН с параметрами, сов-

падающими с параметрами ОН и хранящимися в карте целей, не передаются на автосопровожде-

ние.

При контроле стрельбы по исходным данным, вводимым оператором, и информации, по-

лученной от обслуживаемых подразделений, ЦВУ для обслуживаемой батареи производит расчет

координат трех зон обнаружения и автозахвата ОН, центры которых соответствуют 0,33, 0,6 и 0,8

дальности стрельбы (выбор зоны осуществляется оператором).

Алгоритмы функционирования при обнаружении и автозахвате аналогичны режиму Р.

После сопровождения ОН в течение 3,2 с ЦВУ производит экстраполяцию его траектории к

точке вылета для идентификации принадлежности снаряда соответствующей батарее. В случае

ложного обнаружения и автозахвата траектория снимается с сопровождения. Автосопровождение

ОН прекращается при достижении им угла укрытия. Затем производится сглаживание координат

снаряда на участке — 5,5 с и экстраполяция траектории к точке его падения.

Полученные указанным выше способом данные разведки и контроля cтрельбы передаются

в обслуживаемые МРЛК подразделения.

При переводе МРЛК в режим функционального контроля возможно проведение автомати-

зированного и полуавтоматического контроля технического состояния РЛА.

При проведении автоматизированного контроля в режиме "Функциональный контроль" ЦВУ

решает следующие задачи:

расчет направляющих косинусов, соответствующих требуемому угловому положению луча

Голик А.М. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций. МО. 1997

ФAP;

управление синхронизатором;

управление СПОИ;

управление приёмной системой в части задания режимов работы дискретной регулировки

усиления и выравнивания амплитудно-фазовых характеристик каналов приемной системы;

выдача информации о результатах контроля на индикатор.

Для обеспечения полуавтоматического контроля ЦВУ решает следующие задачи:

тестовый контроль ЦВУ (самоконтроль);

тестовый контроль ВФ и каналов управления ФАР;

автоматический контроль приемной системы, СПОИ, синхронизатора, индикаторов СОУ;

контроль передающего устройства;

контроль пультов РМО и PMК;

контроль СВИП;

выдача информации о результатах контроля на индикатор.

Голик А.М. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций. МО. 1997