Радиолокационная система ближнего действия для предупреждения столкновения с препятствиями маневрирующих на аэродроме летательных аппаратов

 

Изобретение относится к радиолокационным системам ближнего действия, предназначенным для предупреждения столкновения с опасными препятствиями при движении самолета на аэродроме, и заключается в определении координат препятствий, попадающих в зону сканирования передающих и приемных антенн заявленной радиолокационной системы, расположенной на самолете. Сущность изобретения заключается в том, что частотное управление пространственным положением области концентрации электромагнитного поля в ближней зоне, образованной пересечением лучей разнесенных на определенное базовое расстояние передающей и приемной антенн, выполненных в виде линейных волноводно-щелевых решеток (ЛВЩР), осуществляется синхронно-связанным образом так, что на определенной фиксированной дальности от ЛВЩР формируется совпадающая область концентрации электромагнитных полей, попадание которой на некоторую неоднородность в виде препятствия фиксируется в блоке индикации радиолокационной системы. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение надежности, оперативности и достоверности обнаружения препятствий на том этапе, который позволяет обеспечить маневр самолета с целью избежания столкновения с препятствиями. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области техники ближней радиолокации и может использоваться для обеспечения безопасности летательных аппаратов при их маневрировании на аэродроме путем предупреждения их экипажей о возможности столкновения с наземными препятствиями. Актуальность данной задачи следует из большого числа случаев авиационных катастроф, причиной которых могут являться как сложные метеоусловия, так и невозможность точной оценки взаимного расположения или движения летательного аппарата (ЛА), в данном случае самолета, и препятствия. Данное изобретение, например, может быть использовано для предупреждения столкновения крупногабаритных самолетов с размахом крыльев более 20 метров с препятствиями, незамеченными пилотами при маневрировании в районе взлетно-посадочной полосы аэродрома в условиях плохой видимости, и направлено на обнаружение препятствий, определение их местоположения относительно движущегося самолета и обеспечение оперативности отображения текущей ситуации на дисплее пилота для своевременного предупреждения экипажа о возможности столкновения с обнаруженным препятствием.

Особенностями радиолокационных систем ближнего действия, определяющими формирование тактико-технических требований к ним, являются следующие: - небольшая дальность до препятствий (радиолокационных целей), располагающихся на поверхности аэродрома, создающей сильную фоновую помеху приему радиосигналов от целей; - большой диапазон колебаний величины эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) целей ввиду их большого разнообразия; - необходимость обеспечения эффективной работы антенной системы в ближней зоне диаграммы направленности (ДН); - необходимость защиты в первую очередь крыльев как наиболее уязвимой части конструкции самолета, что определяет место установки системы на концах крыльев на их передней кромке; - следствием предыдущего требования является необходимость обеспечения малых габаритов и весов системы, а также необходимость сохранения аэродинамических качеств крыльев самолетов; - необходимость обеспечения работы в сложных метеоусловиях (дождь, туман, снегопад и т.д.) и соответственно выбора частотного диапазона с λ ≅ 8 мм (в "окне прозрачности" атмосферы); - обеспечение оперативного и достоверного вывода информации о наличии препятствия на дисплей пилота для адекватной интерпретации текущей ситуации и возможности оценки взаимного движения самолета и препятствия.

Известен радиолокатор ближнего действия, используемый в бортовых системах управления для слепой посадки самолета и позволяющий предупредить столкновение самолета с препятствием [1]. В известном радиолокаторе задача обеспечения слепой посадки и предупреждения столкновения с препятствиями решается за счет формирования непрерывного частотно-модулированного (ЧМ) сигнала передатчика радиолокатора с измерением расстояния по частоте биений его с сигналом приемной части этого же радиолокатора путем регулирования величины девиации ЧМ сигнала. Недостатками известного радиолокатора являются невысокая точность, недостаточная оперативность и невозможность оценки взаимного движения самолета и препятствия, а также углового положения препятствия относительно радиолокатора, невысокая достоверность получаемой информации в условиях приема совокупности сигнала и сильного фона, создаваемого отражением от поверхности аэродрома.

Аналогичными недостатками обладают радиолокационные системы предупреждения столкновений, рассмотренные в источниках информации [2, 3, 4, 5]. Например, радиолокатор ближнего действия для предупреждения столкновений движущихся автомашин в сложных дорожных условиях [5] при всех его достоинствах, заключающихся в возможности обеспечения обнаружения препятствия, в том числе и вне зоны видимости водителя, не позволяет обеспечить анализ потенциально опасной ситуации.

Измерительная система [2] позволяет, в том числе, обеспечить правильную ориентацию летательного аппарата на посадочной площадке для предупреждения его столкновения с препятствиями, но не обеспечивает достаточную точность в определении параметров положения и перемещения препятствия по отношению к летательному аппарату и, как следствие, не обеспечивает достоверный анализ текущей ситуации.

Радиолокационное устройство [3] позволяет определить дальность до препятствия с точностью до нескольких элементов разрешения по дальности, зависящих от ширины полосы излучаемого сигнала, но не обеспечивает определение углового положения препятствия.

Известна радиолокационная система предупреждения столкновений [6] , выбранная в качестве ближайшего аналога (прототипа), представляющая собой автономную радиолокационную систему, позволяющую обнаружить препятствие за счет использования приемных и передающих каналов, содержащих приемные и передающие антенны, выполненные в виде планарных микроэлектронных фазированных антенных решеток, размещенных на соответствующих участках поверхности корпуса летательного аппарата, а также за счет синхронного управления диаграммами направленности приемных и передающих антенных решеток, использования блока обработки принятых сигналов, индикаторов дальности и звуковых сигнализаторов, выдающих сигналы тревоги и предупреждения о наличии препятствия. Известная система не позволяет с большой точностью определить угловое положение обнаруженного препятствия относительно направления главных осей летательного аппарата, а также вектор скорости взаимного перемещения летательного аппарата и обнаруживаемого препятствия и соответственно имеет недостаточную надежность предупреждения столкновений с потенциальными препятствиями.

Технической задачей, на которую направлено данное изобретение, является обеспечение надежного обнаружения препятствий и своевременного предупреждения экипажа о их наличии в зоне обзора с возможностью дальнейшей оперативной оценки направления и скорости сближения самолета с препятствиями.

Поставленная задача решается за счет того, что радиолокационная система ближнего действия для предупреждения столкновения с препятствиями маневрирующих на аэродроме летательных аппаратов (ЛА), содержащая расположенные на борту ЛА два аналогичных по структуре полукомплекта аппаратуры, каждый из которых включает разнесенные относительно друг друга в пространстве передающую и приемную антенны соответственно канала передачи и канала приема, при этом канал передачи каждого полукомплекта аппаратуры также содержит последовательно соединенные передатчик и направленный ответвитель, первый выход которого соединен с указанной передающей антенной, а также коммутатор управления положением раскрыва передающей антенны, выход которого соединен с входом управления положением раскрыва указанной передающей антенны, канал приема каждого полукомплекта аппаратуры содержит также приемник, вход которого соединен с выходом указанной приемной антенны, а также коммутатор управления положением раскрыва приемной антенны, выход которого соединен с входом управления положением раскрыва указанной приемной антенны, при этом второй выход направленного ответвителя канала передачи соединен с вторым входом смесителя приемника канала приема через регулятор опорного сигнала, выполненный в виде аттенюатора, содержащая также в каждом полукомплекте аппаратуры синхронизатор и блок обработки информации, кроме того, содержащая блок индикации, согласно изобретению, отличается от известной системы тем, что передающая и приемная антенны каналов передачи и приема каждого полукомплекта аппаратуры установлены соответственно на передних кромках крыльев ЛА, ближе к их концам, разнесены относительно друг друга на определенное базовое расстояние и выполнены каждая в виде линейных волноводно-щелевых решеток (ЛВЩР).

При этом лучи диаграмм направленности передающей и приемной ЛВЩР в каждом полукомплекте аппаратуры ориентируют в заранее выбранную фиксированную упреждающую точку пространства в направлении движения ЛА. Кроме того, коммутаторы управления положением раскрыва передающей и приемной ЛВЩР в каждом полукомплекте аппаратуры выполнены с возможностью периодического изменения с заданным временным интервалом размера базового расстояния между передающей и приемной ЛВЩР на постоянную величину δ путем синхронного включения и выключения их крайних щелей и возможностью формирования в секторе обзора двух фиксированных полос обзора, при этом управление лучами передающей и приемной ЛВЩР в каждом полукомплекте аппаратуры по фиксированным кривым, обеспечивающее их синхронное частотно-связанное угловое сканирование в секторе обзора, осуществляют по единой угловой зависимости путем обеспечения равенства угла поворота луча передающей ЛВЩР, относительно нормали к ее середине, аналогичному углу поворота луча приемной ЛВЩР, относительно нормали к ее середине, а также за счет использования в качестве зондирующего непрерывного линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала, за счет использования волноводно-замедляющей структуры ЛВЩР передающей и приемной антенн и углового смещения передающей и приемной ЛВЩР относительно друг друга в каждом полукомплекте аппаратуры на определенный угол.

При этом первый выход синхронизатора каждого полукомплекта аппаратуры, являющийся выходом сигнала задания периода сканирования лучей передающей и приемной ЛВЩР, соединен с входом синхронизации модулятора передатчика, входом синхронизации блока шумовой автоматической регулировки усиления приемника и первым входом блока обработки информации, второй выход синхронизатора, являющийся выходом сигнала задания времени облучения сектора обзора периодическим ЛЧМ сигналом передатчика, соединен с входами коммутаторов управления положением раскрыва передающем и приемной ЛВЩР соответственно каналов передачи и приема, а также с вторым входом блока обработки информации, третий выход синхронизатора, являющийся выходом сигнала задания времени облучения элемента разрешения сектора обзора, соединен с третьим входом блока обработки информации, четвертый вход которого соединен с выходом информационного сигнала приемника, а пятый - с выходом модулятора передатчика канала передачи.

Кроме того, в каждом полукомплекте аппаратуры блок обработки информации выполнен с возможностью формирования на своем выходе сигнала, однозначно идентифицирующего текущее угловое положение сканирующей области в каждом анализируемом элементе разрешения соответствующей полосы обзора, представленное в виде соответствующего маркера с присвоенным ему номером обнаруженного в анализируемом элементе разрешения полосы обзора препятствия, при этом выходы блоков обработки информации обоих полукомплектов аппаратуры связаны с соответствующими входами бортовой электронно-вычислительной машины (БЭВМ), имеющейся в радиолокационной системе, причем в БЭВМ информацию об угловом положении препятствий в случае их обнаружения, полученную с выходов блоков обработки информации обоих полукомплектов аппаратуры при попадании препятствия в процессе движения ЛА в сформированные на фиксированной дальности по направлению движения ЛА полосы обзора, разделяют по каждому обнаруженному препятствию, приводят к единой системе координат, соответствующей направлению главных осей ЛА, и передают в блок индикации, представляющий собой звуковой сигнализатор и дисплей пилота, с помощью которых по звуковому сигналу и виду отображаемой на дисплее информации, полученной от БЭВМ, пилот ЛА (самолета) принимает решение о наличии или отсутствии препятствия на фиксированной дальности по направлению движения ЛА и при его наличии оценивает опасность ситуации по угловому положению препятствия относительно направления главных осей ЛА и вектору скорости взаимного перемещения ЛА и обнаруженного препятствия.

При этом блок обработки информации каждого полукомплекта аппаратуры содержит амплитудно-временной квантователь (АВК), первый вход которого является четвертым входом блока обработки информации, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), сумматор, цифровой компаратор, счетчик целей, счетчик угла, блок съема данных, блок распределения и сдвига данных, адаптер, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), при этом второй вход АВК является входом порога квантования, выход АВК соединен с входом ОЗУ, выход которого соединен с входом сумматора, выход которого соединен с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого является входом задания порога, выход цифрового компаратора соединен с входом счетчика целей, первым входом блока съема данных и первым входом адаптера, выход счетчика целей соединен с вторым входом адаптера и первым входом блока распределения и сдвига данных.

При этом выход счетчика угла соединен с вторым входом блока съема данных, выход которого соединен с вторым входом блока распределения и сдвига данных, выход которого, в свою очередь, соединен с третьим входом адаптера, четвертый вход которого соединен с выходом АЦП, вход которого является пятым входом блока обработки информации. Кроме того, первый вход синхронизации счетчика угла объединен с первым входом синхронизации адаптера и является первым входом блока обработки информации, первый вход синхронизации ОЗУ объединен с входом синхронизации счетчика целей и вторым входом синхронизации адаптера и является вторым входом блока обработки информации, второй вход синхронизации счетчика угла объединен с входом синхронизации блока съема данных, входом синхронизации АВК, вторым входом синхронизации ОЗУ, входом синхронизации сумматора, входом синхронизации цифрового компаратора и третьим входом синхронизации адаптера и является третьим входом блока обработки информации, при этом выход адаптера является выходом блока обработки информации.

На фиг. 1 представлена структурная схема одного из полукомплектов заявленной радиолокационной системы ближнего действия; на фиг.2 представлена функциональная схема одного из полукомплектов заявленной радиолокационной системы ближнего действия; на фиг.3 показано расположение передающей и приемной антенн каждого полукомплекта аппаратуры на поверхности летательного аппарата, а также показана область сканирования антенной системы в целом; на фиг. 4 показано расположение передающей и приемной ЛВЩР одного из полукомплектов аппаратуры относительно друг друга; на фиг.5 показан фрагмент выполнения антенной решетки (ЛВЩР) со снятой крышкой; на фиг.6 показан фрагмент общего вида антенной решетки (ЛВЩР).

На фиг.1: 1 - канал передачи, содержащий ЛВЩР_прд - передающую антенну, К_прд - коммутатор управления положением раскрьва передающей антенны, ПРД - передатчик, НО - направленный ответвитель; 2 - канал приема, содержащий ЛВЩР_прм - приемную антенну, К_прм - коммутатор управления положением раскрыва приемной антенны, ПРМ - приемник;
РОС - регулятор опорного сигнала приемника, выполненный в виде аттенюатора;
С - синхронизатор;
БОИ - блок обработки информации;
БИ - блок индикации, выполненный в виде взаимосвязанных звукового сигнализатора (ЗС) и дисплея пилота (ДП);
БЭВМ - бортовая электронно-вычислительная машина.

На фиг.2 введены следующие обозначения:
1 - передающая антенна (передающая ЛВЩР),
2 - коммутатоp управления положением раскрыва передающей антенны,
3 - направленный ответвитель,
4 - регулятор опорного сигнала, выполненный в виде аттенюатора,
5 - линейно-частотно-модулированный (ЛЧМ) генератор,
6 - модулятор,
7 - приемная антенна (приемная ЛВЩР),
8 - коммутатор управления положением раскрыва приемной антенны,
9 - смеситель,
10 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ),
11 - квадратичный детектор,
12 - блок шумовой автоматической регулировки усиления (ШАРУ),
13 - синхронизатор,
14 - амплитудно-временной квантователь (АВК),
15 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ),
16 - сумматор,
17 - цифровой компаратор,
18 - счетчик целей,
19 - счетчик угла,
20 - блок съема данных,
21 - блок распределения и сдвига данных,
22 - адаптер,
23 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП),
24 - бортовая электронно-вычислительная машина (БЭВМ),
25 - блок индикации, выполненный в воде взаимосвязанных звукового сигнализатора 27 и дисплея пилота 26.

На фиг.3 введены следующие обозначения:
1 и 2 - приемная и передающая (ЛВЩР) антенны одного полукомплекта аппаратуры левого сектора обзора,
3 и 4 - приемная и передающая (ЛВЩР) антенны другого полукомплекта аппаратуры правого сектора обзора,
А - точка фокусировки антенных лучей,
R - расстояние до препятствия в системе координат самолета,
ρ₁,ρ₂ - радиусы перемещения точек фокусировки антенных лучей,
XY - система координат самолета,
ху - система координат передающей и приемной антенн для каждого из соответствующих полукомплектов аппаратуры,
β - угловое положение препятствия в системе координат самолета.

На фиг.4 используются следующие обозначения:
1 - приемная (ЛВЩР) антенна,
2 - передающая (ЛВЩР) антенна,
3 и 3' - переключаемая часть приемной и передающей антенных ЛВЩР,
А и А' - положения двух последовательных точек фокусировки сканирующих антенных лучей,
2L₁ - минимальное базовое расстояние между передающей и приемной ЛВЩР одного сектора обзора, расположенных в одной полуплоскости (м),
2L₂ - максимальное базовое расстояние между передающей и приемной ЛВЩР одного сектора обзора, расположенных в одной полуплоскости,
γ - угол отклонения радиус-вектора (направления по дальности) от нормали к базовой линии,
α - угол между нормалью к ЛВЩР и передней кромкой крыла самолета,
Δϕ - угол отклонения луча ЛВЩР от нормали,
ρ₁,ρ₂ - радиусы перемещения точек фокусировки.

На фиг.5 используются следующие обозначения:
1 - фланец волноводный стандартный,
2 - волновод змейковый,
3 - щели излучения-приема,
4 - переключающие (выключающие) диоды.

На фиг.6 даны следующие обозначения:
1 - волновод,
4 - щель,
5 - крышка,
6 - диэлектрический обтекатель.

Каждый из двух полукомплектов аппаратуры, согласно фиг.1, состоит из канала передачи 1 и канала приема 2, при этом канал передачи каждого полукомплекта аппаратуры содержит последовательно соединенные передатчик ПРД, направленный ответвитель НО и передающую антенну (ЛВЩР_прд), а также коммутатор К_прд управления положением раскрыва передающей антенны, выход которого соединен с входом управления положением раскрыва передающей антенны, канал приема каждого полукомплекта аппаратуры содержит последовательно соединенные приемную антенну (ЛВЩР_прм) и приемник ПРМ, а также коммутатор К_прм управления положением раскрыва приемной антенны, выход которого соединен с входом управления положением раскрыва приемной антенны, кроме того, второй выход направленного ответвителя НО канала передачи соединен с соответствующим входом (вторым входом смесителя) приемника ПРМ канала приема.

Каждый полукомплект аппаратуры содержит также синхронизатор С и блок обработки информации БОИ, при этом соответствующие выходы синхронизатора соединены с входами коммутаторов управления положением раскрыва передающей и приемной антенн, а также с входами соответствующих элементов передатчика, приемника и блока обработки информации.

Пример выполнения одного из двух аналогичных полукомплектов аппаратуры и связи между элементами канала передачи, канала приема, синхронизатора, блока обработки информации, блока индикации и БЭВМ показаны на функциональной схеме, представленной на фиг.2. Согласно указанной схеме, в каждом полукомплекте аппаратуры канал передачи содержит передатчик, выполненный в виде последовательно соединенных модулятора 6, линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) генератора 5, направленного ответвителя 3, передающей антенны (ЛВЩР_прд) 1, а также содержит коммутатор управления положением раскрыва передающей антенны (ЛВЩР_прд) 2, выход которого соединен с входом управления положением раскрыва передающей антенны 1. Канал приема, согласно фиг.2, содержит последовательно соединенные приемную антенну (ЛВЩР_прм) 7, приемник, выполненный в виде последовательно соединенных смесителя 9, усилителя промежуточной частоты (УПЧ) 10, квадратичного детектора 11, блока шумовой автоматической регулировки усиления (ШАРУ) 12, при этом первый вход смесителя 9 является входом приемника и соединен с выходом приемной антенны 7, второй вход смесителя 9 соединен с вторым выходом направленного ответвителя 3 канала передачи через аттенюатор 4, являющийся регулятором опорного сигнала приемника, кроме того, выход ШАРУ 12 соединен с входом регулировки усиления УПЧ 10, а выход квадратичного детектора 11 является выходом информационного сигнала приемника канала приема.

Далее, в соответствии с фиг.2 блок обработки информации БОИ содержит амплитудно-временной квантователь (АВК) 14, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 15, сумматор 16, цифровой компаратор 17, счетчик целей 18, счетчик угла 19, блок съема данных 20, блок распределения и сдвига данных 21, адаптер 22, аналого-цифровой преобразователь АЦП 23, при этом первый вход АВК 14 соединен с выходом квадратичного детектора 11, являющегося выходом информационного сигнала приемника ПРМ, первый вход АВК 14 также является четвертым входом блока обработки информации БОИ, второй вход АВК 14 является входом порога квантования, выход АВК 14 соединен с входом ОЗУ 15, выход которого соединен с входом сумматора 16, выход которого соединен с первым входом цифрового компаратора 17, второй вход которого является входом задания порога, выход цифрового компаратора 17 соединен с входом счетчика целей 18, первым входом блока съема данных 20 и первым входом адаптера 22, выход счетчика целей 18 соединен с вторым входом адаптера 22 и первым входом блока распределения и сдвига данных 21, выход счетчика угла 19 соединен с вторым входом блока съема данных 20, выход которого соединен с вторым входом блока распределения и сдвига данных 21, выход которого, в свою очередь, соединен с третьим входом адаптера 22, четвертый вход которого соединен с выходом АЦП 23, вход которого соединен с выходом модулятора 6 передатчика и является пятым входом блока обработка информации БОИ.

Кроме того, в блоке обработки информации БОИ первый вход синхронизации счетчика угла 19 объединен с первым входом синхронизации адаптера 22 и является первым входом блока обработки информации БОИ, на который с первого выхода синхронизатора 13 в каждом полукомплекте аппаратуры поступает сигнал задания периода сканирования лучей передающей 1 и приемной 7 антенн соответственно канала передачи и канала приема, первый вход синхронизации оперативного запоминающего устройства ОЗУ 15 объединен с входом синхронизации счетчика целей 18 и вторым входом синхронизации адаптера 22 и является вторым входом блока обработки информации БОИ, а именно входом сигнала задания времени облучения сектора обзора периодическим линейно-частотно-модулированным (ЛЧМ) сигналом передатчика ПРД, поступающего с второго выхода синхронизатора 13, второй вход синхронизации счетчика угла 19 объединен с входом синхронизации блока съема данных 20, входом синхронизации АВК 14, вторым входом синхронизации ОЗУ 15, входом синхронизации сумматора 16, входом синхронизации цифрового компаратора 17 и третьим входом синхронизации адаптера 22 и является третьим входом блока обработки информации БОИ, на который с третьего выхода синхронизатора 13 поступает сигнал задания времени облучения элемента разрешения сектора обзора, соответствующего времени дискретизации.

При этом вход синхронизации модулятора 6 соединен с первым выходом синхронизатора 13, который также соединен с входом синхронизации блока шумовой автоматической регулировки усиления 12 приемника ПРМ, второй выход синхронизатора 13 соединен также с входами коммутаторов 2 и 8 управления положением раскрыла соответственно передающей 1 и приемной 7 антенн каналов передачи и приема, а выходы коммутаторов 2 и 8 соединены соответственно с входами управления положением раскрыва передающей 1 и приемной 7 антенн. При этом в каждом полукомплекте аппаратуры выход адаптера 22 является выходом блока обработки информации БОИ, который взаимосвязан с соответствующими входами бортовой электронно-вычислительной машины (БЭВМ) 24 и блока индикации 25, выполненного в виде дисплея пилота 26 и звукового сигнализатора 27.

Сущность изобретения заключается в следующем. Заявленная радиолокационная система ближнего действия измеряет угловые координаты препятствий с использованием линейных волноводно-щелевых антенных решеток (ЛВЩР). Принцип измерения угловых координат препятствий, попадающих в зону сканирования ЛВЩР, основан на методе связанной фокусировки при бистатической локации неоднородностей. Его суть заключается в том, что частотное управление пространственным положением области концентрации электромагнитного поля, образованной в ближней зоне пересечением лучей разнесенных на некоторое базовое расстояние передающей 1 и приемной 7 антенн (ЛВЩР) (фиг.3, 4), осуществляется синхронно-связанным образом так, чтобы на определенной фиксированной дальности от указанных антенн формировалась совпадающая область концентрации электромагнитных полей.

Если в процессе сканирования результирующая область концентрации электромагнитных полей попадает на некоторую неоднородность в виде препятствия, то в тот же момент времени в приемном канале на выходе квадратичного детектора 11 (фиг.2) имеется резкий всплеск уровня принимаемого сигнала. По известной углочастотной зависимости для области концентрации электромагнитных полей и базовому расстоянию между передающей и приемной антенными решетками определяется угловое положение препятствия, например полярные координаты точки A (R, β, фиг.1). При движении самолета с расположенной на нем заявленной радиолокационной системой, быстро сканирующая зона обзора радиолокационной системы перемещается вдоль трассы движения, обеспечивая ее последовательный просмотр. При этом информация о местоположении препятствий на заранее фиксированной дальности (или фиксированном расстоянии) и динамике их перемещения в виде вектора взаимной скорости выносится на экран дисплея пилота 26, связанного с обоими полукомплектами аппаратуры, являющимися составной частью рассматриваемой радиолокационной системы предупреждения столкновений (РСПС), при этом оба полукомплекта аппаратуры являются аналогичными по структуре (фиг.1, 2).

Как уже было отмечено выше, работа каждого полукомплекта аппаратуры РСПС построена на принципе бистатической локации с разнесенными в пространстве относительно друг друга передающей и приемной антеннами соответственно канала передачи 1 и канала приема 2. При этом в каждом полукомплекте аппаратуры содержатся, в том числе, передатчик и приемник непрерывного периодического ЛЧМ сигнала с параметрами, задаваемыми синхронизатором 13 и частотным модулятором 6 передатчика канала передачи этого же полукомплекта аппаратуры. Излучение и прием радиолокационных сигналов в каждом полукомплекте аппаратуры происходят одновременно. Необходимая развязка между передающей 1 и приемной 7 антеннами достигается на счет их пространственного разноса и мер конструктивного характера. Приемник ПРМ строится по супергетеродинной схеме (фиг. 2), где в качестве гетеродина используется сигнал передатчика, ослабленный регулятором опорного сигнала РОС, выполненным в виде аттенюатора 4. С появлением в зоне обзора препятствия в приемнике возникает отраженный сигнал. При этом выделенный после смесителя 9 сигнал с частотой биений, пропорциональной дальности до препятствия, через соответствующий усилитель промежуточной частоты 10, в котором в требуемой полосе частот за счет использования блока ШАРУ 12 осуществляется регулировка усиления принятого сигнала, после детектирования в квадратичном детекторе 11 поступает в амплитудно-временной квантователь 14 блока обработки информации БОИ.

Задачей блока обработки информации, в случае обнаружения сигнала от препятствия, является присвоение обнаруженному препятствию номера (маркера, числа), соответствующего анализируемому в данный момент элементу разрешения просматриваемой полосы обзора и формирование сигнала, представленного (выраженного) в виде маркера (числа), однозначно идентифицирующего номер обнаруженного препятствия с текущим угловым положением сканирующих лучей передающей и приемной антенных решеток (области концентрации электромагнитного поля, создаваемого ими), что позволяет получить информацию об угловом положении обнаруженного препятствия на фиксированной дальности по направлению движения ЛА. Выходная информация об угловом положении препятствия с выходов блоков обработки информации обоих полукомплектов аппаратуры поступает для дальнейшей обработки в бортовую электронно-вычислительную машину (БЭВМ), входящую в состав РСПС, и дальше, как было сказано, отображается на дисплее пилота 26 и фиксируется звуковым сигнализатором 27 блока индикации 25.

Антенное устройство каждого из двух полукомплектов аппаратуры РСПС состоит из передающей и приемной антенн, выполненных в виде линейных волноводно-щелевых антенных решеток (ЛВЩР), устанавливаемых на передних кромках крыльев самолета ближе к их концам (фиг.3). Причем передающая и приемная ЛВЩР в каждом полукомплекте аппаратуры смещены под определенным углом друг к другу, разнесены в пространстве и выполнены с возможностью частотного сканирования лучей и электронного управления положением раскрыва каждой решетки, при котором коммутация крайних щелей в обеих решетках, обеспечиваемая коммутаторами 2 и 8 управления положением раскрыва соответственно передающей и приемной ЛВЩР, производится таким образом, что при сохранении общей направленности лучей размер базы между ЛВЩР периодически изменяется на постоянную величину δ. Это приводит к тому, что быстросканирующая на фиксированном расстоянии (дальности) от ЛВЩР область концентрации электромагнитного поля периодически приближается или удаляется на расстояние около 1,5 метров. Данный интервал используется для определения вектора скорости цели (препятствия) относительно ЛА при обработке полученных измерений.

Таким образом, в каждый момент времени в том или другом полукомплекте аппаратуры (или в обоих одновременно) одновременно работают обе антенные решетки (ЛВЩР) - одна на передачу, другая на прием.

С помощью первого полукомплекта аппаратуры осуществляется обзор в левой части пространства относительно продольной оси самолета (фиг.3), второй полукомплект аппаратуры проводит обзор правой части пространства. На расстоянии ρ₁=65 м от центра базовой линии, соединяющей центры приемной и передающей решеток каждого крыла (фиг.4), проходит траектория перемещения области концентрации сформированного электромагнитного поля, обусловленная пилообразным изменением несущей частоты излучаемого сигнала при максимальном значении коммутируемого базового расстояния между ЛВЩР. Для минимального значения базового расстояния аналогичная траектория проходит на расстоянии ρ₂=63,5 м. При движении самолета вначале определяются координаты препятствия на расстоянии 65 м, а через интервал времени, больший или равный 0,2 секунд, - координаты этого же препятствия на расстоянии 63,5 м.

Это дает возможность определить скорость относительного пeрeмещения препятствия и экстраполировать направление движения препятствия. Период переключения размера базы (базового расстояния) между решетками (ЛВЩР) составляет ~ 25 мс, а период частотного сканирования - 0,25 мс. ЛВЩР с частотным сканированием проектируется для работы на средней частоте и ее дисперсионная характеристика проверяется во всей полосе частотного сканирования. Без специальных мер дисперсия стандартного волновода 5,2•2,6 мм в диапазоне 38 ГГц оказывается недостаточной для получения необходимого фазового набега в полосе сканирования несущей частоты. Поэтому, во-первых, выбирается волновод с критическоой длиной волны λ_кр~9,2 мм (b=4,35 мм), во-вторых, для увеличения крутизны дисперсионной характеристики используется зигзагообразный возбуждающий волновод (фиг.5), что и позволяет получить волноводно-замедляющую структуру ЛВЩР. Кроме того, синхронное включение и выключение крайних щелей передающей и приемной ЛВЩР обеспечивается за счет использования встречно-включенных коммутируемых диодов (показанных на фиг. 5), включаемых и выключаемых по импульсу с второго выхода синхронизатора 13.

При периоде переключения размера базы между решетками, составляющем ~25 мс, периоде частотного сканирования 0,25 мс и при девиации несущей частоты от 38 до 39 ГГц луч каждой антенной решетки перемещается в пространстве в азимутальной плоскости в секторе Δϕ=(-15^o-+15^o). При этом ширина диаграммы направленности (ДН) по азимуту составляет ~0,5^o, по углу места ~25^o (за счет диэлектрического обтекателя). Общий вид линейной волноводно-щелевой антенной решетки (ЛВЩР) приведен на фиг.6.

Уравнение кривой, по которой перемещается совместная область концентрации образованного электромагнитного поля от двух (передающей и приемной) разнесенных на определенное базовое расстояние линейных волноводно-щелевых антенных решеток (фиг. 4), записывается в системе координат (ху) антенной системы в виде

или в параметрической форме


,
где α - угол между нормалью к линейной волноводно-щелевой решетке и передней кромкой крыла самолета,
l - половина базового расстояния, соединяющего центры решеток,
Δϕ - угол отклонения луча решетки от нормали,
δ - величина приращения базы.

Если ввести полярную систему координат с началом в центре базы антенных решеток одного или другого полукомплекта aппратуры, то радиус-вектор (дальность) ρ и угол отклонения его от нормали к базовой линии γ могут быть найдены из выражений

В соответствии с принципом измерения угловых координат препятствий, попадающих в зону сканирования линейной волноводно-щелевой антенной решетки, структурная схема каждого полукомплекта аппаратуры РСПС по существу может быть построена на основе непрерывного многоканального (по углам) цифрового бинарного обнаружителя-измерителя, выполненного с использованием алгоритма "m из п" и схемы "скользящего окна", охватывающего заданное число периодов сканирования лучей ЛВЩР в разрешаемой области, с параметрами, определяемыми из анализа требуемых тактико-технических характеристик заявленной системы. С учетом изложенных принципов построения предлагаемой радиолокационной системы предупреждения столкновений ее функционирование осуществляется при обеспечении следующих тактико-технических характеристик:
- максимальная скорость движения самолета на аэродроме V (км/час) - 36 (или 10 м/с);
- фиксированная дальность измерения углового положения препятствия ρ (м) - 63,5;
- фиксированное приращение дальности измерения углового положения Δρ (м) - 1,5;
- ширина линейной зоны обзора в правой и левой полуплоскости по азимуту (м) - 32;
- разрешающая способность по фокусируемой области (м) - 0,5•0,5;
- длина излучаемой радиоволны λ (см) - 0,86;
- диапазон перестройки по частоте излучения Δf_с (ГГц) - 1;
- величина максимального базового расстояния между ЛВЩР одной полуплоскости (одного полукомплекта аппаратуры) 2L₂ (м) - 10;
- максимальная длина активной зоны каждой ЛВЩР d (м) - 1;
- количество антенных решеток n на полукомплект - 2;
- ширина лучей ДНА в азимутальной плоскости (град.) - 0,5;
- ширина лучей ДНА в угломестной плоскости (град.) - 25;
- управление перемещением активных зон решеток (ЛВЩР) - электронное;
- средняя удельная ЭПР (эффективная поверхность рассеяния) поверхности аэродрома - минус 20 дБ;
- минимальное значение ЭПР препятствия σ_ц (м²) - 0,1;
- необходимая величина развязки передающего и приемного каналов каждого из полукомплектов аппаратуры (дБ) - 80.

Ограничивая время накопления периодического линейно-частотно-модулированного сигнала (время облучения сектора обзора периодическим ЛЧМ сигналом передатчика) Т_Н смещением пространственного положения области концентрации электромагнитного поля внутри анализируемого пространства при движении самолета на величину, равную ее половине, т.е. на 0,25 м, получим для максимальной скорости движения самолета, равной V_max=10 м/с, значение времени облучения (накопления) Т_Н=25 мс.

Выбирая число сканирований за время облучения сектора обзора периодическим ЛЧМ сигналом (время его накопления Т_Н) m=100, получим для периода сканирования Т_П=250 мкс.

Учитывая, что для создания необходимого углового диапазона качания лучей потребуется линейная перестройка несущей частоты в диапазоне Δf=1 ГГц, для требуемой крутизны перестройки получим К=Δf/Т_П=4 МГц/мкс.

При такой крутизне ошибка измерения дальности за счет максимального доплеровского смещения частоты отраженного сигнала на рабочей длине волны λ= 0,86 см при движении самолета с максимальной скоростью 10 м/с составит δρ= 0,87 м.

В целом структура приемного канала реализует известный в дальнометрии метод обработки частотно-модулированного (ЧМ) сигнала в непрерывном режиме излучения (фиг.1, 2).

Значения центральных частот УПЧ приемного канала после смесителя принимаемого и зондирующего (излучаемого) сигналов для двух фиксированных дальностей ρ₁=65 м и ρ₂=63,5 м составляют f_ρ1=1,73 МГц и f_ρ2=1,69 МГц.

Ширина полосы УПЧ определяется временем существования области концентрации в каждом анализируемом элементе пространства. Тогда при линейной ширине зоны обзора 32 м, разрешающей способности 0,5 м, периоде сканирования несущей частоты Т_П=250 мкс для полосы УПЧ получим
ΔF=1/Т_обл=256 кГц,
где Т_обл=Т_П /32/0,5=250•0,5/32=3,9 мкс.

Выбранная длина волны λ=0,86 см обеспечивает ряд преимуществ:
- малое затухание при наличии осадков, тумана и т. п. (окно прозрачности);
- малые габариты и веса;
- возможность учитывать при приеме только диффузную компоненту рассеяния.

Поэтому выходная часть приемника приемного канала построена по некогерентной схеме приема флуктуирующего сигнала. Диффузная компонента рассеяния создает значительный отраженный фон от поверхности, на которой могут находиться препятствия движению самолета. Этот фон значительно превосходит уровень собственных шумов приемника ПРМ.

Так, для собственных шумов приемника при Т_Ш=2000 К, ΔF=Δf_прм=256 кГц мощность шума, приведенная ко входу ПРМ, составит
P_ш = кT_ш•ΔF ≅ 7•10^-15 Вт,
а мощность отражений от фона
P_ф = P_прд•λ²G_прдG_прмσ_ф/64π²ρ⁴,
где Р_прд - мощность излучения передатчика,
λ - длина волны излучения,
G_{прд(прм)} - коэффициент усиления передатчика (приемника) аненн,
σ_ф - ЭПР фона,
ρ - фиксированная дальность обнаружения целей (63,5 или 65 м).

При Р_прд=50 мВт, G_прд=G_прм=33 дБ,
σ_ф = σ₀•ΔS = 10^-2×0,5×0,5 = 0,25•10^-2м²,
ρ=63,5 м мощность отражений от фона такова, что что отношение Р_Ф/Р_Ш≅2•10².

То есть, прием сигналов от препятствия идет на фоне значительных отражений от поверхности и условия обнаружения сигнала будут определяться отношением ЭПР цели и фона. Для значений σ₀ и минимального σ_ц из ТТХ отношение сигнал/фон на входе устройства (блока) обработки информации будет равно 40, что обеспечит надежность обнаружения препятствия.

Как было сказано выше, на фиг.1 представлен общий вид одного из полукомплектов аппаратуры.

На фиг.2 показан пример более подробного выполнения полукомплекта аппаратуры.

Работа представленного на фиг.2 полукомплекта аппаратуры РСПС управляется синхронизатором 13, выполненным, например, в виде последовательно соединенных формирователя запускающих импульсов, счетчика тактов и дешифратора, первый, второй и третий выходы которого являются выходами импульсов с соответствующей частотой повторения, представляющими собой: первый выход - выход сигнала задания периода сканирования лучей передающей и приемной антенн, второй выход - выход сигнала задания времени облучения сектора обзора периодическим линейно-частотно-модулированным сигналом передатчика, т.е. времени накопления ЛЧМ сигнала, третий выход - выход сигнала задания времени облучения элемента разрешения зоны обзора.

Сформированные в синхронизаторе сигналы по трем его выходам поступают, с учетом описанных выше связей, на соответствующие блоки в каждом полукомплекте аппаратуры, обеспечивая их функционирование в требуемом режиме, а именно сформированный с помощью последовательно соединенных модулятора 6, управляемого сигналом с первого выхода синхронизатора 13, и ЛЧМ-генератора 5, а также с помощью коммутатора 2 управления положением раскрыва передающей антенны 1, соединенного с входом управления ее положением раскрыва, периодический ЛЧМ сигнал поочередно с интервалом _Н=25 мс, задаваемым с второго выхода синхронизатора 13 через коммутатор 2, излучается двумя активными областями передающей антенной решетки (ЛВЩР) 1, накрывая две фиксированные по дальности (как было сказано выше) полосы обзора. Синхронно с передающей ЛВЩР 1 включается приемная антенная решетка (ЛВЩР) 7, также управляемая сигналом с второго выхода синхронизатора 13, но через коммутатор 8, которая по своему принципу построения является синхронно-связанной с передающей ЛВЩР 1. Приемная ЛВЩР имеет общую область концентрации электромагнитных полей с передающей на фиксированных расстояниях (дальностях) ρ_1,2, что позволяет непрерывно принимать сигнал, отраженный от этой области в процессе ее сканирования по двум полосам обзора.

Одновременно, излучаемый ЛЧМ сигнал через аттенюатор 4 поступает в смеситель 9 приемника, обеспечивая формирование двух промежуточных частот, соответствующих двум фиксированным значениям дальности ρ_1,2 до препятствия. Полученные на каждом периоде сканирования Т_П временные реализации отраженных сигналов от фиксированных полос обзора могут содержать либо только флуктуации фона поверхности, либо отражения от каких-то препятствий вместе с флуктуациями фона, попадающих в пределы анализируемой полосы обзора.

Задача блока обработки информации (БОИ) состоит и принятии решения об обнаружении сигналов от препятствий на фоне флуктуирующих сигналов от поверхности в каждом анализируемом элементе (дискрете) полосы обзора, однозначно идентифицируемых, как уже указывалось выше, с текущим угловым положением сканирующей области концентрации электромагнитного поля, что обеспечивает измерение углового положения препятствия.

Принимаемый на каждом периоде сканирования Т_П флуктуирующий случайный сигнал с выхода каждого из двух УПЧ 10 (по количеству полукомплектов аппаратуры) детектируется соответствующим квадратичным детектором 11, затем с выхода квадратичного детектора 10 поступает на первый вход АВК 14, где дискретизируется во времени с интервалом Т_Д (период дискретизации), задаваемым с третьего выхода синхронизатора 13 и равным времени облучения элемента разрешения сектора обзора, то есть
Т_Д=Т_обл=4 мкс,
бинарно квантуется и в виде последовательности "0" и "1" поступает в ОЗУ 15 блока обработки информации. При этом порог квантования U₀ ABK 14 задается в зависимости от уровня шума приемника ПРМ. ОЗУ 15 может быть выполнен в виде многоразрядных регистров (n-разрядных регистров, где n=100), число разрядов которых равно числу элементов разрешения (дискретов) сектора обзора. Длина строки в ОЗУ 15 равна числу анализируемых дискретов n за время одного обзора Тп, а именно n= 32/0,5= 64, а число строк определяется отношением Т_Н/Т_П= 100. Запись от строки к строке идет по принципу "стековой" памяти, в результате информация с каждого анализируемого дискрета в виде набора "0" и "1", записанная за текущие 100 периодов сканирования, должна считываться с выходного столбца матрицы ОЗУ и параллельно с выходов n разрядов регистров поступать на сумматор 16, в котором подсчитывается число появившихся "1" с выходов регистров, полученная сумма сравнивается с цифровым порогом K₀ за время, равное времени дискретизации Т_Д, для формирования признака обнаружения Q в каждом анализируемом элементе (дискрете) полосы обзора - превышение порога указывает на наличие цели (препятствия). Цифровой порог K₀ устанавливается заранее по заданной вероятности ложной тревоги.

При этом на второй вход ОЗУ 15, второй вход сумматора 16 и тpeтий вход цифрового компаратора 17 поступает сигнал тактирования (дискретизации Т_Д) с третьего выхода синхронизатора 13, а на третий вход ОЗУ - сигнал со второго выхода синхронизатора 13 (Т_Н), являющийся для ОЗУ сигналом обнуления. Далее, с выхода цифрового компаратора 17 сигнал поступает на счетчик целей 18, выполненный в виде двоичного счетчика, работающего по сигналу обнаруженного препятствия на данном дискрете. С выхода счетчика целей 18 сигнал в виде числа, соответствующего номеру цели, поступает в блок распределения и сдвига данных 21 и в адаптер 22. Одновременно с каждым очередным периодом сканирования Т_П запускается счетчик угла 19 по сигналу с первого выхода синхронизатора 13 с тактовой частотой 1/Т_Д, так что текущее значение числа в счетчике будет определять номер очередного дискрета разрешения на полосе обзора, а с учетом фиксированной законом частотной модуляции пространственно-временной связи между угловым положением луча и частотного излучения - угловое положение этого дискрета. Последнее достигается включением аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 23 между выходом модулятора 6 и четвертым входом адаптера 22. Таким образом, в счетчике угла 19 фиксируется текущее угловое положение лучей, которому соответствует свой номер, маркер (число, фиксируемое в счетчике), сигнал, соответствующий этому номеру, поступает в блок съема данных 20 (выполненный в виде многовходового регистра, управляемого по сигналу с третьего выхода синхронизатора 13).

По сигналу с выхода цифрового компаратора 17, указывающему на обнаружение препятствия и поступающему на другой вход блока съема данных 20, с выхода блока съема данных сигнал в виде числа, соответствующего обнаруженному препятствию при данном текущем угловом положении лучей, поступает в блок распределения и сдвига данных 21 (выполненный в виде многовходового регистра), в котором число, соответствующее номеру препятствия (цели), поступающее в виде сигнала с выхода счетчика целей 18, ставится в соответствие (присваивается) номеру углового положения лучей, т.е. тому текущему угловому положению лучей (в виде числа), в котором было обнаружено препятствие, на основании чего на выходе блока 21 вырабатывается результирующий сигнал, поступающий в адаптер 22, в котором с учетом сигналов, поступающих с первого и второго выходов синхронизатора 13, соответствующих значению Т_П и Т_Н, а также с модулятора 6 через АЦП 23 (который позволяет обеспечить пересчет номера дискрета в угол отклонения луча), по сигналу с выхода цифрового компаратора 17 происходит объединение и приведение в соответствие полученной информации в один сигнальный файл, поступающий на общую шину и далее в БЭВМ 24 и блок индикации 25.

Например, если по какому-то из 64-х дискретов на полосе обзора вырабатывается признак обнаружения Q цели, то он вызывает съем текущего значения угла в блоке обработки данных. Наличие одновременно работающего синхронно с каждым периодом сканирования по сигналам обнаружения Q счетчика целей позволяет отсчет угла сопровождать маркером в виде номера цели и таким образом производить идентификацию целей (препятствий). Информация, получаемая с обоих полукомплектов аппаратуры, поступает в БЭВМ и блок индикации. В БЭВМ на основании разделения угловой информации по каждой обнаруженной цели (препятствию) при жестко зафиксированном расстоянии между двумя зонами сканирования обеспечивается возможность вычислить направление и модуль вектора угловой скорости каждой цели. В бортовой электронно-вычислительной системе каждого типа самолета информация об угловом положении препятствий, полученная в блоках обработки информации обоих полукомплектов аппаратуры РСПС в координатах х, у, связанных с передней кромкой крыла самолета, приводится к системе координат X, Y (фиг.3), связанной с направлением главных, основных осей самолета.

Конечная информация выносится на дисплей пилота 26, где ось Y совпадает с вертикальной осью симметрии дисплея и с продольной осью самолета. Размах крыльев засвечивается по оси Х горизонтальным отрезком определенной длины внизу экрана. Фиксированная дальность измерения засвечивается пунктирной горизонтальной линией вверху экрана в том же масштабе. Появление препятствий на фиксированной дальности под определенным углом отмечается в виде соответствующей яркостной отметки на пунктирной линии дисплея пилота 26 и звуковым сигналом тревоги в звуковом сигнализаторе 27.

После измерения величины и направления вектора скорости движения препятствия в точке обнаружения (точнее на фиксированном отрезке дистанции Δρ= 1,5 м между двумя сканирующими полосами обзора) его координаты экстраполируются на экране дисплея в виде удлиняющейся прямой в направлении вектора скорости в реальном времени.

Одновременное наличие на экране яркостной отметки, соответствующей размаху крыльев данного самолета, находящегося на фиксированном расстоянии обнаружения ρ=65 м от препятствия, позволяет пилоту принять правильное решение. Получив звуковой сигнал тревоги, пилот оценивает по экрану направление и скорость сближения самолета с препятствием и принимает решение об остановке самолета, включении аварийных прожекторов, телевизионных камер и т.п. - для анализа обстановки или о продолжении движения самолета с целью избежания столкновения с препятствием. Таким образом, данное изобретение приводит к повышению надежности, оперативности, достоверности обнаружения препятствий на том этапе, который позволяет предотвратить столкновение с ним летательного аппарата (самолета) при его маневрировании, движении на аэродроме.

Источники информации
1. RU N 94037470 A1, кл. G 01 C 13/34, 10.09.1996.

2. RU N 2083998 C1, кл. G 01 C 13/92, 10.07.1997.

3. EP N 0322005 A1, кл. G 01 C 13/34, 28.06.1989.

4. EP N 1076244 A1, кл. G 01 C 13/34, 14.02.2002.

5. ТИИЭР, 1976, N 6, т. 62, с. 185-209.

6. RU N 2150752 C1, кл. G 08 G 5/04 (прототип).

Формула изобретения

1. Радиолокационная система ближнего действия для предупреждения столкновения с препятствиями маневрирующих на аэродроме летательных аппаратов (ЛА), содержащая расположенные на ЛА два аналогичных по структуре полукомплекта аппаратуры, каждый из которых включает разнесенные относительно друг друга в пространстве передающую и приемную антенны соответственно канала передачи и канала приема, при этом канал передачи каждого полукомплекта аппаратуры также содержит последовательно соединенные передатчик и направленный ответвитель, первый выход которого соединен с указанной передающей антенной, а также коммутатор управления положением раскрыва передающей антенны, выход которого соединен с входом управления положением раскрыва передающей антенны, канал приема каждого полукомплекта аппаратуры также содержит приемник, вход которого соединен с выходом указанной приемной антенны, а также коммутатор управления положением раскрыва приемной антенны, выход которого соединен с входом управления положением раскрыва приемной антенны, при этом второй выход направленного ответвителя канала передачи соединен с вторым входом смесителя приемника канала приема через регулятор опорного сигнала, выполненный в виде аттенюатора, содержащая также в каждом полукомплекте аппаратуры синхронизатор и блок обработки информации, кроме того, содержащая блок индикации, отличающаяся тем, что передающая и приемная антенны каналов передачи и приема каждого полукомплекта аппаратуры установлены соответственно на передних кромках крыльев ЛА, ближе к их концам, разнесены относительно друг друга на определенное базовое расстояние и выполнены каждая в виде линейных волноводно-щелевых решеток (ЛВЩР), при этом лучи диаграммы направленности передающей и приемной ЛВЩР в каждом полукомплекте аппаратуры ориентируют в заранее выбранную фиксированную упреждающую точку пространства в направлении движения ЛА, кроме того, коммутаторы управления положением раскрыва передающей и приемной ЛВЩР в каждом полукомплекте аппаратуры выполнены с возможностью периодического изменения с заданным временным интервалом размера базового расстояния между передающей и приемной ЛВЩР на постоянную величину δ путем синхронного включения и выключения их крайних щелей и возможностью формирования в секторе обзора двух фиксированных полос обзора, при этом управление лучами передающей и приемной ЛВЩР в каждом полукомплекте аппаратуры по фиксированным кривым, обеспечивающее их синхронное частотно-связанное угловое сканирование в секторе обзора, осуществляют по единой угловой зависимости путем обеспечения равенства угла поворота луча передающей ЛВЩР, относительно нормали к ее середине, аналогичному углу поворота луча приемной ЛВЩР, относительно нормали к ее середине, а также за счет использования в качестве зондирующего - непрерывного линейно частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала, за счет использования волноводно-замедляющей структуры ЛВЩР передающей и приемной антенн и углового смещения передающей и приемной ЛВЩР относительно друг друга в каждом полукомплекте аппаратуры на определенный угол, при этом первый выход синхронизатора каждого полукомплекта аппаратуры, являющийся выходом сигнала задания периода сканирования лучей передающей и приемной ЛВЩР, соединен с входом синхронизации модулятора передатчика, входом синхронизации блока шумовой автоматической регулировки усиления приемника и первым входом блока обработки информации, второй выход синхронизатора, являющийся выходом сигнала задания времени облучения сектора обзора периодическим ЛЧМ сигналом передатчика, соединен с входами коммутаторов управления положением раскрыва передающей и приемной ЛВЩР, а также с вторым входом блока обработки информации, третий выход синхронизатора, являющийся выходом сигнала задания времени облучения элемента разрешения сектора обзора, соединен с третьим входом блока обработки информации, четвертый вход которого соединен с выходом информационного сигнала приемника, а пятый - с выходом модулятора передатчика, кроме того, в каждом полукомплекте аппаратуры блок обработки информации выполнен с возможностью формирования на своем выходе сигнала, однозначно идентифицирующего текущее угловое положение сканирующей области в каждом анализируемом элементе разрешения соответствующей полосы обзора, представленное в виде соответствующего маркера с присвоенным ему номером обнаруженного в анализируемом элементе разрешения полосы обзора препятствия, кроме того, содержащая бортовую электронно-вычислительную машину (БЭВМ), при этом выходы блоков обработки информации обоих полукомплектов аппаратуры связаны с соответствующими входами БЭВМ, причем в БЭВМ информацию об угловом положении препятствий в случае их обнаружения, полученную с выходов блоков обработки информации обоих полукомплектов аппаратуры при попадании препятствия в процессе движения ЛА в сформированные на фиксированной дальности по направлению движения ЛА полосы обзора, разделяют по каждому обнаруженному препятствию, приводят к единой системе координат, соответствующей направлению главных осей ЛА, и передают в блок индикации, представляющий собой звуковой сигнализатор и дисплей пилота, с помощью которых по звуковому сигналу и виду отображаемой на дисплее информации, полученной от БЭВМ, пилот ЛА принимает решение о наличии или отсутствии препятствия на фиксированной дальности по направлению движения ЛА и при его наличии оценивает опасность ситуации по угловому положению препятствия относительно направления главных осей ЛА и вектору скорости взаимного перемещения ЛА и обнаруженного препятствия.

2. Радиолокационная система по п. 1, отличающаяся тем, что блок обработки информации в каждом полукомплекте аппаратуры содержит амплитудно-временной квантователь (АВК), первый вход которого является четвертым входом блока обработки информации, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), сумматор, цифровой компаратор, счетчик целей, счетчик угла, блок съема данных, блок распределения и сдвига данных, адаптер, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), при этом второй вход АВК является входом порога квантования, выход АВК соединен с входом ОЗУ, выход которого соединен с входом сумматора, выход которого соединен с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого является входом задания порога, выход цифрового компаратора соединен с входом счетчика целей, первым входом блока съема данных и первым входом адаптера, выход счетчика целей соединен с вторым входом адаптера и первым входом блока распределения и сдвига данных, при этом выход счетчика угла соединен с вторым входом блока съема данных, выход которого соединен с вторым входом блока распределения и сдвига данных, выход которого, в свою очередь, соединен с третьим входом адаптера, четвертый вход которого соединен с выходом АЦП, вход которого является пятым входом блока обработки информации, кроме того, первый вход синхронизации счетчика угла объединен с первым входом синхронизации адаптера и является первым входом блока обработки информации, первый вход синхронизации ОЗУ объединен с входом синхронизации счетчика целей и вторым входом синхронизации адаптера и является вторым входом блока обработки информации, второй вход синхронизации счетчика угла объединен с входом синхронизации блока съема данных, входом синхронизации АВК, вторым входом синхронизации ОЗУ, входом синхронизации сумматора, входом синхронизации цифрового компаратора и третьим входом синхронизации адаптера и является третьим входом блока обработки информации, при этом выход адаптера является выходом блока обработки информации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 19.12.2005

Извещение опубликовано: 10.12.2006        БИ: 34/2006

---