Устройство управления положением диаграммы направленности антенны мобильной рлс обнаружения

 

Изобретение относится к устройствам управления и стабилизации измерительных устройств на качающемся основании и может быть использовано для управления лучами антенн двухкоординатной мобильной РЛС обнаружения и РЛС сопровождения. Достигаемым техническим результатом является повышение точности формирования координат цели за счет введения компенсирующих поправок, электрической стабилизации положения плоскости симметрии диаграммы направленности антенны в условиях отсутствия информации об отклонении цели от заданного угла места и смещение луча диаграммы направленности антенны сопровождения по оптимальной траектории до момента совмещения его с целью, снижение времени перехода на сопровождение цели за счет того, что в устройство управления, содержащее датчики продольного и поперечного углов наклона, блоки задания угла места, азимута, блоки вычисления синуса и косинуса углов соответственно продольного и поперечного наклонов, задания азимута, угол места, угла места антенны, блоки формирования угла места антенны и азимута линии развертки, блок индикатора кругового обзора и вычисления азимута, блок индикации угла места, блоки выборки и хранения угла места и азимута, перестраиваемый универсальный фильтр с задатчиком амплитуды и фазы, приводы угла места и азимута с выходами, подключенными к антенне обнаружения, входы сигналов азимута цели, признака азимута цели, поиска и признака цели, приводы сопровождения по углу места и азимуту с выходами, являющимися выходами устройства и предназначенными для подключения к антенне сопровождения, включен блок формирования угла наклона перекрестия, блок вычисления синуса и косинуса, последовательно подключенного и конструктивно совмещенного с блоком выборки и хранения угла наклона перекрытия, первый и второй, блоки умножения. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам управления и стабилизации измерительных устройств на качающемся основании и может быть использовано для управления лучами антенн двухкоординатной мобильной РЛС обнаружения и РЛС сопровождения.

Известно устройство управления положением диаграммы направленности антенны двухкоординатной мобильной РЛС обнаружения и РЛС сопровождения, сходное по технической сущности, достигаемому результату и используемое в РЛС 1РЛ144 ЗПРК 2С6 ″ Тунгуска" [1]. Это устройство может быть принято в качестве аналога и прототипа.

Функциональная схема устройства управления положением диаграммы направленности антенны прототипа приведена на фиг.1. Устройство содержит датчики продольного (1) и поперечного (2) углов наклона, блоки задания азимута (3) и угла места (4), входы (5), (6), (7), (8) сигналов, соответственно признака азимута, поиска, признака цели, азимута цели, блоки вычисления синусов и косинусов углов продольного (9) и поперечного (10) наклонов, заданного азимута (11) и угла места (12), угла места антенны (14), блоки формирования угла места антенны (13) и азимута линии развертки (17), блок индикатора кругового обзора и вычисления азимута (22), сумматоры угла места (18) и азимута (19), блок индикации угла места (26), универсальный перестраиваемый фильтр (16), задатчик амплитуды и фазы (15), блоки выборки и хранения угла места (23) и азимута (24), приводы угла места (20) и азимута (21), приводы сопровождения по углу места (27) и азимуту (28). Передача азимута цели и заданного угла места на приводы сопровождения соответственно по азимуту (28) и по углу места (27) в виде сигналов, пропорциональных соответственно азимуту цели и заданному углу места, производится в стабилизированной системе координат. Устройство построено по принципу косвенной стабилизации луча диаграммы направленности антенны только по углу места с целью образования зоны обнаружения цели по углу места с фиксированным уровнем пересечения диаграммы направленности с горизонтом при одновременном формировании сигнала, пропорционального стабилизированному углу (q) положения луча диаграммы направленности антенны по азимуту в режиме кругового обзора пространства, передачи этого сигнала в блок индикатора кругового обзора и вычисления азимута (22) с целью формирования линии развертки и измерения азимута цели.

Косвенная стабилизация луча диаграммы направленности антенны обнаружения (25) в угломестной плоскости производится на заданном угле ϕ _зад с помощью привода угла места (20), отрабатывающему сигнал, пропорциональный углу ϕ . Угол места (ϕ ), поворот на который стабилизирует луч диаграммы направленности под углом к горизонту, равным ϕ _зад, формируется [2] устройством в соответствии с функциональной зависимостью (1):

где ϕ - расчетный угол места антенны,

С = arctgB/A,

В = cosα sinΘ -sinα cosΘ sinγ ,

А = cosΘ cosγ ,

ϕ _зад - задаваемый угол места луча диаграммы направленности антенны в стабилизированной системе координат,

Θ , γ - углы наклона соответственно продольной и поперечной осей основания,

α - задаваемый угол положения антенны по азимуту (в круговом режиме обзора пространства).

Формирование [1] сигнала, пропорционального расчетному углу ϕ , осуществляется преобразованием сигналов с блоков вычисления синусов и косинусов (9, 10, 11, 12) углов соответственно продольного (Θ ), поперечного (γ ) наклонов, заданных азимута α и угла места ϕ _зад посредством блока формирования угла места антенны (13), реализующего зависимость (1).

Вращение антенны обнаружения (25) по азимуту осуществляется приводом азимута (21) при отработке им сигнала, поступающего на его вход непосредственно с выхода блока задания азимута (3) и пропорционального задаваемому азимуту α .

Стабилизация линии развертки азимутального положения луча диаграммы направленности антенны на индикаторе кругового обзора осуществляется с помощью управляющего сигнала q, который формируется [2] устройством в соответствии с зависимостью (2):

Формирование управляющего сигнала q, пропорционального расчетному углу q, осуществляется преобразованием сигналов с блоков вычисления синусов и косинусов (10, 11, 12, 14) углов соответственно поперечного наклона (γ ), заданных азимута (α ) и угла места (ϕ _зад), угла места (ϕ ) антенны, посредством блока формирования азимута линии развертки (17), реализующего зависимость (2).

Развертка формируется блоком индикатора кругового обзора и вычисления азимута на индикаторе кругового обзора РЛС обнаружения [3]. Луч диаграммы направленности антенны совместно с линией кругового обзора образуют измерительную линию визирования (ЛВ) РЛС обнаружения в стабилизированной системе координат, с помощью которой в блоке индикатора кругового обзора и вычисления азимута (22) РЛС обнаружения производится измерение азимута (q) цели. В качестве азимута цели принимается азимут развертки в момент прохождения плоскости симметрии диаграммы направленности антенны через цель, фиксируемый автоматически в момент появления сигнала признака азимута цели на входе (5) [4]. Вход (8) сигнала азимута цели является вторым входом сумматора азимута (19), первый вход которого подключен к выходу универсального перестраиваемого фильтра (16), фазовая и амплитудная характеристики коэффициента передачи которого перестраиваются посредством сигналов, поступающих на его второй и третий входы соответственно с первого и второго выходов задатчика амплитуды и фазы (15) так, чтобы фаза и амплитуда выходного сигнала по отношению к входному, являющимся входным сигналом поиска входа (6), отличались соответственно: фаза - на угол π /2 и амплитуда составляла 1/7,5 от входного сигнала. Блок выборки и хранения азимута (24) первым входом подключен к выходу сумматора азимута (19), а его вторым входом является вход (7) сигнала признака цели. На выходе блока выборки и хранения (24) повторяется сигнал первого входа, в момент появления на его втором входе сигнала признака цели, значение сигнала на выходе запоминается. В результате на вход привода сопровождения по азимуту (28), подключенного к выходу блока выборки и хранения азимута (24), в качестве азимутальной координаты подается сигнал, пропорциональный сумме азимута целеуказания и угла, задаваемого сигналом поиска (добавка), причем при появлении сигнала (7) признака цели, эта сумма принимается в качестве азимута цели.

Первым входом блока индикации угла места цели (26) и сумматора угла места (18) является вход (6) сигнала поиска, их вторые входы подключены к выходу блока задания угла места (4). Блок выборки и хранения угла места (23) первым входом подключен к выходу сумматора угла места (18), а его вторым входом является вход (7) сигнала признака цели. На выходе блока выборки и хранения угла места (23) повторяется сигнал первого входа, в момент появления на его втором входе сигнала признака цели, значение сигнала на выходе запоминается. Развертка сканирующего луча совместно с линией заданного угла места и отметкой от цели, формируемых с помощью блока индикации угла места (26), образуют систему для визуального контроля процесса измерения отклонения цели относительно заданного угла места. Угол, пропорциональный текущему значению сигнала поиска входа (6) в момент прохождения луча диаграммы направленности антенны сопровождения (29) через цель, принимается в качестве отклонения цели от заданного угла места. В результате на вход привода сопровождения по углу места (27), подключенного к выходу блока выборки и хранения угла места (23), в качестве угломестной координаты подается сигнал, пропорциональный сумме заданного угла места и сканирующего во времени угла поиска, причем при появлении сигнала (7) признака цели, значение этой суммы принимается в качестве угла места цели.

Приводы сопровождения по углу места (27) и азимуту (28), отрабатывая сформированные сигналы, устанавливают антенну сопровождения (29) на заданном угле места в направление на цель по азимуту, одновременно обеспечивая сканирование луча диаграммы направленности антенны сопровождения (29), в пределах ±7,5° по углу места относительно заданного угла места антенны и ± 1° по азимуту относительно измеренного азимута цели, и при этом описывающего в плоскости наблюдения цели эллипс с вертикально расположенной большой (угломестной) осью. Соотношение полуосей и наклон осей, описываемого лучом эллипса, задается [18], [19] фиксированно с помощью сигналов, задаваемых с первого и второго выхода задатчика амплитуды и фазы (15), подключенных соответственно к второму и третьему входам перестраиваемого универсального фильтра (16). В процессе сканирования луча при прохождении его траектории через цель, появляется отметка от цели на блоке индикации угла места (26) и сигнал на входе (7) признака цели. Координаты целеуказания, соответствующие моменту появления этого сигнала, принимаются за координаты цели. При отсутствии сигнала продолжается поиск цели изменением углов, задаваемых с помощью сканирующих сигналов, в последовательности, описанной выше, до появления сигнала признака цели на входе (7).

Прототип, в части управления положением луча диаграммы направленности антенны в пространстве, является РЛС с двумя степенями свободы (двухприводная). В такой РЛС косвенная стабилизация не устраняет наклонов перекрестия визира при наклонах основания.

Недостатком прототипа является то, что наклон перекрестия (система пересекающихся двух линий, образующихся следом пересечения плоскости симметрии диаграммы направленности антенны и плоскости, перпендикулярной к ней и проходящих через луч на заданном угле места и лежащих в плоскости наблюдения цели (плоскость, содержащая цель и перпендикулярная лучу)) приводит к тому, что при смещении цели от заданного угла места (центра перекрестия), азимут (q) цели отличается от азимута положения линии развертки луча диаграммы направленности в момент "накрывания" цели плоскостью симметрии диаграммы направленности при вращение антенны обнаружения (25) по азимуту в режиме кругового обзора, а угол места цели отличается от угла места, определяемого отклонением метки цели от линии развертки заданного угла места на блоке индикации угла места (26). В результате устройство управления положением диаграммы направленности антенны прототипа формирует координаты целеуказания - азимут (q° ) и угол места (ϕ ° ) с методической погрешностью, обусловленной неполной стабилизацией положения диаграммы направленности (отсутствует стабилизация положения перекрестия), по углу места дополнительно - отсутствием информации об отклонении цели от заданного угла места (при работе прототипа в режиме двухкоординатной РЛС). Так, при продольном и поперечном наклонах порядка 7 градусов и смещении цели относительно центра перекрестия порядка 6 градусов погрешность формирования координат целеуказания составляет соответственно по азимуту порядка 1,5 градуса и по углу места - порядка 6 градусов. Измерение отклонения цели от центра перекрестия при изменении координат целеуказания до момента совмещения луча диаграммы направленности РЛС сопровождения с целью, из-за упомянутых выше погрешностей при условии отсутствия информации отклонения цели от заданного угла места, производится методом придания сканирующих движений лучу диаграммы направленности антенны (29) РЛС сопровождения в зоне поиска с размерами, определяемыми этими погрешностями и максимально возможным отклонением цели от заданного угла места, до совмещения луча с целью. Совмещение определяется моментом отработки приводами сопровождения по углу места (27) и азимуту (28) углов, равных соответственно отклонению от заданного значения угла места и азимуту цели с поправками, компенсирующими методическую погрешность их измерения, обусловленными наклонами перекрестия, с точностью в пределах ± угловой ширины луча и появления сигнала признака цели на входе (7), которое в конечном итоге и в принципе носит случайный характер, а его длительность определяется значениями вышеупомянутых погрешностей и значением отклонения цели от заданного угла места, причем, в случае поиска одной строчкой (по азимуту - влево, вправо и по углу места - вверх, вниз), размеры зоны по азимуту не превышают двойной ширины луча диаграммы направленности РЛС сопровождения.

Вышеупомянутые недостатки прототипа из-за недопустимо большой погрешности целеуказания в условиях отсутствия информации отклонения цели от заданного угла места в угломестной координате целеуказания, усложняют устройство допоиска и захвата цели станцией сопровождения цели (РЛС сопровождения), требуют организации сканирования луча в азимутальной и угломестной плоскостях, увеличивают время перехода на сопровождение цели, снижают максимальную дальность работы РЛС сопровождения, что в конечном итоге делает невозможным применение устройства в мобильных РЛС обнаружения с малым работным временем.

Таким образом, целью изобретения является повышение точности формирования координат цели за счет введения компенсирующих поправок, электрической стабилизации положения плоскости симметрии диаграммы направленности антенны (перекрестия визира) в условиях отсутствия информации об отклонении цели от заданного угла места и смещении луча диаграммы направленности антенны сопровождения по оптимальной траектории до момента совмещения его с целью, снижение времени перехода на сопровождение цели.

Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления положением диаграммы направленности антенны мобильной РЛС обнаружения, основанном на косвенной стабилизации антенны обнаружения (25) по углу места, и линии развертки индикатора кругового обзора по азимуту, содержащем датчики продольного (1) и поперечного (2) углов наклона, блок задания угла места (4) с последовательно подключенными блоками вычисления синусов и косинусов углов соответственно продольного (9) и поперечного (10) наклонов, заданного угла места (12), блок задания азимута (3), привод угла места (20) и азимута (21), блок вычисления синуса и косинуса угла заданного азимута (11) и угла места антенны (14), блок формирования угла места антенны (13) и азимута линии развертки (17), блок индикатора кругового обзора и вычисления азимута (22), причем выход блока задания азимута (3) подключен к входу привода азимута (21) и блока вычисления синуса и косинуса угла заданного азимута (11), синусный и косинусный выходы блоков вычисления синуса и косинуса углов заданного азимута (11), продольного (9) и поперечного (10) наклонов, синусный выход блока вычисления синуса и косинуса заданного угла места (12) подключены к входам блока формирования угла места антенны (13), выход которого подключен к входам привода угла места (20) и блока вычисления синуса и косинуса угла места антенны (14), синусный и косинусный выходы блоков вычисления синуса и косинуса угла поперечного наклона (10), угла места антенны (14), синусный выход и косинусный выход блоков вычисления синуса и косинуса соответственно углов заданного азимута (11) и заданного угла места (12) подключены к входам блока формирования азимута линии развертки (17), выход которого подключен к входу блока индикатора кругового обзора и вычисления азимута (22), вторым входом которого является вход (5) сигнала признака азимута цели, выходы привода угла места (20) и азимута (21) предназначены для подключения к антенне обнаружения (25), приводы сопровождения по углу места (27) и азимуту (28), блоки выборки и хранения угла места (23) и азимута (24), сумматор угла места (18) и азимута (19), блок индикации угла места (26), задатчик амплитуды и фазы (15), перестраиваемый универсальный фильтр (16), причем второй и третий входы последнего подключены соответственно к выходам амплитуды и фазы блока задания амплитуды и фазы (15), а первым входом является вход (6) сигнала поиска, выход которого подключен к первому входу сумматора азимута (19), вторым входом которого является вход (8) сигнала азимута цели, первыми входами блока индикации угла места (26) и сумматора угла места (18) является вход (6) сигнала поиска, а вторые входы подключены к выходу блока задания угла места (4), выходы сумматора угла места (18) и азимута (19) подключены к первым входам блоков выборки и хранения соответственно угла места (23) и азимута (24), вторыми входами являются вход (7) сигнала признака цели, выходы этих блоков подключены к входам приводов угла места (27) и азимута (28), выходы которых являются выходами устройства, предназначенными для подключения к антенне сопровождения (29), включены блок формирования угла наклона перекрестия (30), блок вычисления синуса и косинуса, последовательно подключенный и конструктивно совмещенного с блоком выборки и хранения угла наклона перекрестия (31), первый (32) и второй (33) блоки умножения, причем входы блока формирования угла наклона перекрестия (30) подключены к выходу блока формирования азимута развертки (17), к косинусному, к синусному, к косинусному и синусному выходам блоков вычисления синусов и косинусов углов, соответственно угла места антенны (14), поперечного (10) и продольного (9) наклонов, первые входы сумматоров соответственно угла места (18) и азимута (19) подключены к выходам соответственно первого (32) и второго (33) блоков умножения, которые в свою очередь первыми входами подключены соответственно к синусному и косинусному выходам блока вычисления синуса и косинуса, последовательно подключенного и конструктивно совмещенного с блоком выборки и хранения угла наклона перекрестия (31), который в свою очередь первым входом подключен к выходу блока формирования угла наклона перекрестия (30), а вторым его входом является вход (5) признака азимута цели, вторым входом первого блока умножения (32) является вход (6) сигнала поиска, второй вход второго (33) блока умножения подключен к выходу перестраиваемого универсального фильтра (16), выходы первого и второго блоков умножения, - соответственно к второму и первому входам первого и второго сумматоров.

Авторами выявлено применение блоков, из которых состоит устройство, в различных областях техники. Однако их совокупное применение и взаимосвязи в предлагаемом устройстве позволяют получить новое качество устройства управления положением диаграммы направленности антенны мобильной РЛС обнаружения и сопровождения цели, заключающееся в реализации полной точной стабилизации диаграммы направленности антенны обнаружения в пространстве при продольных и поперечных наклонах подвижного основания при отсутствии информации об отклонении цели от заданного угла места и смещения луча диаграммы направленности антенны сопровождения по оптимальной траектории до момента совмещения его с целью. Следовательно, техническое решение соответствует критерию ″ изобретательский уровень".

На фиг.1 представлена структурная схема прототипа в упрощенном виде (выписка из технического описания зенитная самоходная установка 2С6М. Техническое описание. 2С6М 00 00 000 ТО [1].

На фиг.2 приведена структурная схема заявляемого устройства, где:

1, 2 - датчики соответственно продольного и поперечного углов наклонов;

3, 4 - блоки задания соответственно азимута и угла места;

5, 6 - входы сигналов соответственно признака азимута цели и поиска;

7, 8 - входы сигналов соответственно признака цели и азимута цели;

9, 10, 11, 12, 14 - блоки вычисления синусов и косинусов углов соответственно продольного и поперечного наклонов, заданного азимута и угла места, угла места антенны;

13, 17 - блоки формирования соответственно угла места антенны и азимута линии развертки;

15, 16 - задатчик соответственно амплитуды и фазы и перестраиваемый универсальный фильтр;

18, 19, - сумматоры соответственно угла места и азимута;

20, 21 - привод угла места и азимута;

22 - блок индикатора кругового обзора и вычисления азимута;

23, 24 - блоки выборки и хранения соответственно угла места и азимута;

25 - антенна обнаружения;

26 - блок индикации угла места;

27, 28 - приводы сопровождения по углу места и азимуту;

29 - антенна сопровождения;

30 - блок формирования угла наклона перекрестия;

31 - блок вычисления синуса и косинуса, последовательно подключенный и конструктивно совмещенный с блоком выборки и хранения угла наклона перекрестия;

32, 33 - блоки умножения, соответственно первый и второй.

На фиг.3 представлены системы координат, в которых стабилизируется антенна РЛС обнаружения (РЛСО) и управляется антенна РЛС сопровождения (РЛСС), где приняты следующие обозначения:

Z^вOY^в - система координат визира РЛСО;

ζ Oη - система координат визира РЛС сопровождения;

ОG^ц - координата, пропорциональная угловому отклонению цели от центра перекрестия;

OG - координата, пропорциональная текущей угловой добавке по смещению луча диаграммы направленности антенны сопровождения для совмещения с целью;

χ - угол наклона перекрестия (диаграммы направленности антенны обнаружения), соответствующий текущему значению измеренного азимута (сигналу признака азимута входа (5));

Oζ ^ц=δ ϕ ° , Oη ^ц=δ q° - координаты, пропорциональные угловым поправкам соответственно по углу места и азимуту;

Oζ =Δ ϕ , Oη =Δ _q - координаты, пропорциональные текущим угловым добавкам, смещающим луч диаграммы направленности антенны сопровождения к цели, соответственно по углу места и азимуту;

Oζ ^п=Δ cosω t, Oη ^п=Δ /7,5sinω t - координаты, пропорциональные текущим угловым добавкам, обеспечивающим сканирование луча диаграммы направленности антенны сопровождения (29) по углу места относительно заданного угла места антенны и по азимуту - относительно измеренного азимута цели, и при этом описывающего в плоскости наблюдения цели эллипс [19] с вертикально расположенной большой (угломестной) осью;

q° χ - текущий азимут цели, сформированный в текущем цикле обзора и соответствующий текущему углу наклона перекрестия χ .

Устройство работает следующим образом. В процессе эволюции основания, на котором установлена антенна обнаружения, возникающие при этом продольные и поперечные отклонения от установившегося состояния, меняют положение диаграммы направленности в пространстве. Для возвращения луча диаграммы направленности антенны и развертки индикатора кругового обзора в прежнее положение с целью измерения координат цели в стабилизированной системе координат формируют сигналы, пропорциональные углам продольного и поперечного наклонов основания, соответственно в виде угла поворота антенны относительно заданного угла места и угла поворота развертки индикатора кругового обзора по азимуту относительно текущего заданного значения азимута, а для исключения влияния наклона плоскости диаграммы направленности (перекрестия) на точность наведения антенны сопровождения на цель - сигналы поправок к углам положения цели относительно положения луча диаграммы направленности антенны. Вычисление компенсирующих поправок определяется исходя из фиг.3. Взаимное положение осей Z^вχ OY^вχ и ζ Oη определяется [5] с помощью угла χ , определяемого в соответствии с зависимостью (3):

При определении поправок полагается, что луч диаграммы направленности антенны совмещен с положением, когда плоскость симметрии диаграммы направленности антенны обнаружения (25) проходит через цель "G^ц" (цель находится на следе пересечения плоскости симметрии диаграммы направленности антенны обнаружения и плоскости наблюдения цели) при значении азимута линии развертки азимута q° χ и угле места луча, соответствующем заданному ϕ _зад, при смещении цели "G^ц" относительно центра перекрестия на неизвестное значение q° χ G^ц. Из фиг.3 видно, что оптимальной траекторией для смещения луча диаграммы направленности антенны сопровождения (29) к цели является движение луча снизу вверх по следу пересечения плоскости симметрии диаграммы направленности антенны обнаружения (23) с плоскостью наблюдения. В качестве смещающего воздействия выбрана косинусоида, задаваемая сигналом поиска входа (6) устройства. Текущая полная координата при движении луча антенны сопровождения (29) к цели ("G") для угла места при текущем значении азимута целеуказания, равном q° χ , может быть представлена в виде зависимости:

и при "накрывании" цели лучом, ее значение равно

Тогда, для смещения луча диаграммы направленности антенны сопровождения (29) к цели по оптимальной траектории при движении луча снизу вверх по следу пересечения плоскости симметрии диаграммы направленности антенны обнаружения (25) с плоскостью наблюдения, текущая добавка (Δ _q) в азимуте и угле места (Δ ϕ ) может быть определена в виде следующих зависимостей:

где -Δ cosω ^пt - косинусоида, определяющая текущее угловое перемещение луча диаграммы направленности антенны сопровождения (29) при движении к цели по следу пересечения диаграммы направленности антенны обнаружения с плоскостью наблюдения, характеризуемая частотой ω ^п и амплитудой (-Δ ),

ω ^п - угловая частота поиска, выбирается из условия затраты минимального времени для совмещения луча с целью при ее нахождении на максимальном удалении от центра перекрестия по углу места и возможностью его обеспечения приводом сопровождения по углу места (27) (в прототипе -2π (5... 6 Гц)),

Δ - амплитуда косинусоиды, выбирается из условия обеспечения размера зоны поиска по углу места (в прототипе - 7,5° ),

кϕ _пр/к^q_пр, λ - множитель и слагаемое, компенсирующие неидентичность, соответственно амплитудных и фазовых частотных характеристик приводов сопровождения по азимуту и углу места на частоте поиска ω ^п.

Знак минус у косинусоиды выбран с целью обеспечения движения луча снизу вверх для достижения цели за один проход, т.е. не более чем за половину периода - t=π /ω ^п (для прототипа составит 0,1 с).

С учетом добавок и при условии компенсации неидентичности частотных характеристик приводов сопровождения по азимуту и углу места, могут быть представлены текущие полные координаты луча антенны сопровождения (29) при его движении к цели ("G") для азимута и угла места в виде зависимостей, соответственно:

Благодаря воздействию сигналов, пропорциональных приведенным выше полным координатам с учетом добавок при условии компенсации неидентичности частотных характеристик, луч антенны РЛС сопровождения движется по углу места к цели, находясь на оптимальной траектории независимо от наклонов основания и одновременно отслеживая при этом точные координаты целеуказания по азимуту. При совмещении луча антенны сопровождения (29) с целью и появлении на входе (7) сигнала признака цели текущие добавки (Δ _q) в азимуте и угле места (Δ ϕ ) при движении луча к цели принимают значения, равные поправкам на методическую погрешность, обусловленную наклоном перекрестия, и в угле места дополнительно - неизвестному отклонению цели от заданного угла места, т.е.

С учетом этих поправок могут быть вычислены точные координаты цели ("G^ц") для азимута и угла места в виде зависимостей соответственно:

где Δ ϕ ° = -Δ cosω ^пt - значение угла места развертки луча на блоке индикации угла места (26) в момент "накрывания" им цели.

С этой целью сигналы с датчиков продольного (1) и поперечного (2) наклона, блока задания азимута (3) и угла места (4) подаются на блоки вычисления синусов и косинусов (9, 10, 11, 12) углов соответственно продольного и поперечного наклонов, заданного азимута и угла места, на выходе которых снимаются сигналы, пропорциональные синусам и косинусам этих углов. Сигналы с выходов этих блоков подаются на входы блока формирования угла места антенны (13), с помощью которого реализуется зависимость (1) и на выходе которого снимается сигнал, пропорциональный углу, определяющему стабилизированное положение антенны для текущих углов наклонов основания и заданных углов места и азимута. Сигнал с выхода блока формирования угла места поступает на вход блока вычисления синуса и косинуса этого угла (14). Сигналы, пропорциональные синусу и косинусу с выхода блока вычисления синуса и косинуса угла места антенны, блока вычисления синуса и косинуса угла поперечного наклона (10), с синусного выхода и с косинусного выхода блоков соответственно вычисления синуса и косинуса заданного азимута (11) и заданного угла места (12) поступают на входы блока формирования азимута линии развертки (17), с помощью которого реализуется зависимость (2) и на выходе которого снимается сигнал, пропорциональный углу, определяющему стабилизированное положение линии развертки индикатора круговой развертки для текущих углов наклона основания и заданных углов места и азимута. Сигнал с выхода блока (13) формирования угла места антенны подается на привод угла места (20), который, поворачивая антенну, стабилизирует положение луча диаграммы направленности антенны по углу места. Сигнал с выхода блока формирования азимута линии развертки (17) подается на схему управления положением развертки блока индикатора кругового обзора и вычисления азимута, под действием которого стабилизируется развертка индикатора кругового обзора (положение луча диаграммы направленности антенны по азимуту). Луч диаграммы направленности антенны совместно с линией кругового обзора образуют измерительную линию визирования (ЛВ) РЛС обнаружения в стабилизированной системе координат, с помощью которой в блоке индикатора кругового обзора и вычисления азимута (22) РЛС обнаружения производится измерение азимута (q) цели. В качестве азимута цели принимается азимут развертки в момент прохождения плоскости симметрии диаграммы направленности антенны через цель, фиксируемый автоматически в момент появления сигнала признака азимута цели на входе (5) [4].

Сигналы с выхода блока формирования азимута линии развертки и вычисления азимута (17), с синусного и косинусного, с синусного, с косинусного выходов блоков вычисления синуса и косинуса углов соответственно поперечного наклона (10), продольного наклона (9) и угла места антенны (14) поступают на входы блока формирования угла наклона диаграммы направленности (30), с помощью которого реализуется зависимость (3) и на выходе которого снимается сигнал, пропорциональный углу, определяющему угол наклона диаграммы направленности (перекрестия) для текущих углов наклона основания, угла места антенны обнаружения и азимута линии развертки, и подключенный к первому входу блока вычисления синуса и косинуса, последовательно подключенного и конструктивно совмещенного с блоком выборки и хранения угла наклона перекрестия (31). Блок выборки и хранения угла наклона перекрестия в режиме выборки повторяет входной сигнал, пропорциональный углу наклона перекрестия, а затем в момент появления на втором входе сигнала входа (5) признака азимута, переходит в режим хранения и запоминает его мгновенное значение [8], [9], [10]. Сигналы, пропорциональные синусу, косинусу угла наклона перекрестия, выбранного и запомненного в моменты прихода сигнала входа (5) признака азимута, с выходов синуса и косинуса блока вычисления синуса и косинуса, последовательно подключенного и конструктивно совмещенного с блоком выборки и хранения (31) и сигналы поиска входа (6), выхода перестраиваемого универсального фильтра (16) поступают соответственно на первые и вторые входы соответственно первого (32) и второго (33) блоков умножения, на выходе которых получают сигналы, пропорциональные текущей добавке соответственно в угле места (Δ ϕ ) и азимуте (Δ _q), определяемых в соответствии с зависимостями (6) и (7). Сигналы с выходов первого блока умножения (32) и блока задания угла места (4) поступают соответственно на первый и второй входы первого сумматора (18), а сигналы с выхода второго блока умножения (33) и входа (8) сигнала азимута цели - соответственно на первый и второй входы второго сумматора (19), на выходе которых получают сигналы, пропорциональные соответственно текущей полной координате луча антенны сопровождения (29) при его движении к цели ("G") для угла места и азимута в виде зависимостей, определяемых в соответствии с зависимостями (8) и (9). Сигналы с выходов сумматоров азимута (18) и угла места (19) поступают на входы блоков выборки и хранения, соответственно угла места (23) и азимута (24), на выходе которых повторяются их входные сигналы [8], [9], [10], а затем при появлении сигнала входа (7) признака цели запоминаются их мгновенные значения и хранятся, при этом на выходе получают значения сигналов, пропорциональных точным координатам цели ("G^ц") для азимута и угла места, определяемых в соответствии с зависимостями (12) и (13). Сигналы с выходов блоков выборки и хранения угла места (23) и азимута (24) поступают на входы приводов сопровождения, соответственно по углу места (27) и азимуту (28), которые благодаря воздействию сигналов, пропорциональных приведенным выше полным координатам с учетом добавок, перемещают луч антенны сопровождения (29) по углу места, обеспечения движения луча снизу вверх к цели по оптимальной траектории независимо от наклонов основания, и одновременно отслеживая при этом текущую точную координату целеуказания по азимуту. При совмещении луча антенны сопровождения (29) с целью и появлении на входе (7) сигнала признака цели, текущие добавки (Δ _q) в азимуте и угле места (Δ ϕ ) при движении луча к цели принимают значения, равные поправкам на методическую погрешность, обусловленную наклоном перекрестия, и в угле места дополнительно - неизвестному отклонению цели от заданного угла места, т.е. в результате приводы осуществляют разворот антенны сопровождения (29) и точное совмещение ее линии визирования с целью, чем достигается полная стабилизация линии визирования РЛС обнаружения при наклонах основания, на котором она установлена, в условиях отсутствия информации об отклонении цели от заданного угла места и смещении луча антенны сопровождения по оптимальной траектории до совмещения с целью.

Для выполнения заявляемой системы могут быть использованы серийно выпускаемые элементы автоматики и вычислительной техники. В качестве датчиков 1, 2, 3, 4 могут использоваться потенциометрические датчики с неограниченным углом поворота с линейной зависимостью преобразования угла в напряжение [6] или синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ) [7]. Блоки 9, 10, 11, 12, 14, вычисления синусов и косинусов, сумматоры 18, 19, блоки выборки и хранения 23, 24, блок вычисления синуса и косинуса, последовательно подключенный и конструктивно совмещенный с блоком выборки и хранения угла наклона перекрестия 31, блоки умножения 32, 33, блоки формирования угла места антенны 13, азимута линии развертки 17 и угла наклона перекрестия 30 могут быть реализованы на типовых схемах устройств соответственно вычисления синуса, косинуса, арксинуса, сумматора, выборки и хранения, перемножителя, построенных на прецизионных аналоговых микросхемах [8], [9], [10] или на СКВТ [6]. Перестраиваемый универсальный фильтр 16 и задатчик амплитуды и фазы 15 могут быть реализованы в соответствии с изложенным в литературе [17]. Индикатор кругового обзора и измерения азимута, блок индикации угла места могут быть реализованы в соответствии с изложенным в литературе [3]. Приводы строятся по принципу следящего привода [11] и могут быть реализованы на серийно выпускаемых элементах автоматики и электроники [12]. В аналого-цифровом варианте исполнения устройства в качестве датчиков 1, 2, 3, 4 могут использоваться цифровые датчики угла с индуктосином типа ВАЛ-КОД, блоки 9, 10, 11, 12, 13, вычисления синусов, косинусов, сумматоры 18, 19, блоки выборки и хранения 23, 24, блок вычисления синуса и косинуса, конструктивно совмещенный с блоком выборки и хранения 31, блоки умножения 32, 33, перестраиваемый универсальный фильтр 16, задатчик амплитуды и фазы 15, блоки формирования угла места антенны 13, азимута линии развертки 17 и угла наклона перекрестия 30 совместно с управляющей частью приводов 20, 21, 27, 28, могут быть реализованы программно с использованием микропроцессорной ЭВМ [13], [14]. Исполнительная часть приводов аналоговая и может быть реализована в соответствии с изложенным в литературе [15].

Использование изобретения позволит повысить точность формирования координат цели за счет введения компенсирующих поправок, электрической стабилизации положения плоскости симметрии диаграммы направленности антенны (перекрестия визира) в условиях отсутствия информации об отклонении цели от заданного угла места и осуществлять перемещение луча диаграммы направленности антенны сопровождения по оптимальной траектории до момента совмещения его с целью, упростить допоиск цели и снизить время перехода на сопровождение цели.

Источники информации

1. Зенитная самоходная установка 2С6М. Техническое описание. 2С6М 00 00 000 ТО. М.: Воентехиниздат, 1990, изд. № 6/4153p - Р90 с.41, № 6/033797р - Р90 с.61, № 6/200663р - П90 с.6, № 6/202623р - П92 с.7 ("изд. 2С6М. Формуляр. Часть 2. Основные технические характеристики 2С6М 00 00 000-01 Ф01"),

2. Устройство управления положением диаграммы направленности антенны подвижного объекта. Авторское свидетельство № 1805451, 09.04.90 .

3. Справочник по основам радиолокационной техники. М.: Воениздат МО СССР, 1967, с.401, 411, 544.

4. А.Н.Романов и др. Основы автоматизированных систем управления. М.: Воениздат МО СССР, 1971, c.64, 83, 94.

5. С.С.Ривкин. Стабилизация измерительных устройств на качающемся основании М.: Наука 1978, с.138.

6. Э.И.Гитис. Электрорадиоавтоматика. М.: Госэнергоиздат, 1958, с.32, 167, 237-250, 277-292, 310.

7. В.М.Терехов. Элементы автоматизированного привода. М.: Энергоатомиздат, 1987, с.191-199, 179-186, 189-191, 199-203.

8. А.Г.Алексеенко и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем. М.: Радио и связь, 1985, с.88, 105-115, 128-133, 190, 205,

9. А.Г.Алексеенко и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем. М.: Радио и связь, 1980, с.77, 96, 178,

10. Б.К.Нестеренко. Интегральные операционные усилители: Справочное пособие по применению. М.: Энергоиздат, 1982.

11. А.В.Башарин и др. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат, 1982, с.212, 199-203, 210-216.

12. Справочник по автоматизированному электроприводу под ред. В.А.Елисеева и А.В.Шинянского. М.: Энергоатомиздат, 1983, с.330-336, 344-352.

13. М.Н.Ушкар. Микропроцессорные устройства в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Радио и Связь, 1988.

14. А.А.Гориловский и др. Опыт применения цифровых процессоров обработки сигналов для управления электроприводом. Л.: ЛДНТП, 1988.

15. Ю.М.Беленький и др. Опыт разработки и применения бесконтактных моментных приводов. Л.: ЛДНТП, 1987.

16. Л.Н.Преснухин и др. Основы теории и проектирования вычислительных приборов и машин управления. М.: Высш. шк., 1970, с.106-112,

17. У.Титце, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир 1982, с.223, 284.

18. А.А. Вавилов и др. Экспериментальное определение частотных характеристик автоматических систем. М.: Госэнергоиздат 1963, с.116.

19. Г.М. Терешин. Электрорадиоизмерения. М.: Энергия 1975, с.209.

Формула изобретения

Устройство управления положением диаграммы направленности антенны мобильной РЛС обнаружения, содержащее датчик продольного и датчик поперечного углов наклона, блок задания угла места, при этом сигналы с датчиков продольного и поперечного углов наклона, блока задания угла места подаются соответственно на блок вычисления синуса и косинуса угла продольного наклона, блок вычисления синуса и косинуса угла поперечного наклона, блок вычисления синуса и косинуса заданного угла места, содержащее также блок задания азимута, привод угла места и привод азимута, блок вычисления синуса и косинуса угла заданного азимута, блок формирования угла места антенны, блок вычисления синуса и косинуса угла места антенны, блок формирования азимута линии развертки, блок индикатора кругового обзора и вычисления азимута, причем выход блока задания азимута подключен к входу привода азимута и к входу блока вычисления синуса и косинуса угла заданного азимута, синусные и косинусные выходы блока вычисления синуса и косинуса угла заданного азимута, угла продольного наклона, угла поперечного наклона, синусный выход блока вычисления синуса и косинуса заданного угла места подключены к входам блока формирования угла места антенны, выход которого подключен к входу привода угла места и к входу блока вычисления синуса и косинуса угла места антенны, синусный и косинусный выходы блока вычисления синуса и косинуса угла поперечного наклона, блока вычисления синуса и косинуса угла места антенны, синусный выход блока вычисления синуса и косинуса угла заданного азимута и косинусный выход блока вычисления синуса и косинуса заданного угла места подключены к входам блока формирования азимута линии развертки, выход которого подключен к первому входу блока индикатора кругового обзора и вычисления азимута, вторым входом которого является вход сигнала признака азимута, выход привода угла места и выход привода азимута подключены к антенне обнаружения, содержащее также привод сопровождения по углу места и привод сопровождения азимута, блок выборки и хранения угла места, блок выборки и хранения азимута, сумматор угла места, сумматор азимута, блок индикации угла места цели, задатчик амплитуды и фазы, перестраиваемый универсальный фильтр, причем второй и третий входы последнего подключены соответственно к выходам амплитуды и фазы задатчика амплитуды и фазы, а первым входом является вход сигнала поиска, выход которого подключен к первому входу сумматора азимута, вторым входом сумматора азимута является вход сигнала азимута цели, первыми входами блока индикации угла места цели и сумматора угла места является вход сигнала поиска, а вторые входы блока индикации угла места цели и сумматора угла места подключены к выходу блока задания угла места, выход сумматора угла места и выход сумматора азимута подключены к первым входам блоков выборки и хранения соответственно угла места и азимута, вторыми входами которых являются вход сигнала признака цели, выходы этих блоков подключены к входам приводов сопровождения по углу места и азимуту соответственно, выходы которых являются выходами устройства, предназначенными для подключения к антенне сопровождения, отличающееся тем, что в него включен блок формирования угла наклона перекрестия, блок вычисления синуса и косинуса, последовательно подключенный и конструктивно совмещенный с блоком выборки и хранения угла наклона перекрестия, первый и второй блоки умножения, причем входы блока формирования угла наклона перекрестия подключены к соответствующему выходу блока формирования азимута линии развертки, к косинусному выходу блока вычисления синуса и косинуса угла места антенны, к синусному выходу блока вычисления синуса и косинуса угла поперечного наклона, к косинусному выходу блока вычисления синуса и косинуса поперечного наклона и к синусному выходу блока вычисления синуса и косинуса угла продольного наклона, первые входы первого и второго блоков умножения подключены соответственно к синусному и косинусному выходам блока вычисления синуса и косинуса, последовательно подключенного и конструктивно совмещенного с блоком выборки и хранения угла наклона перекрестия, который, в свою очередь, первым входом подключен к выходу блока формирования угла наклона перекрестия, а второй его вход подключен к входу сигнала признака азимута, вторые входы первого и второго блоков умножения подключены соответственно к входу сигнала поиска и выходу перестраиваемого универсального фильтра, а выходы - к первым входам сумматора угла места и сумматора азимута соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3