Радиолокационный маяк-ответчик (рлмо) с передачей координат в цифровом виде

Авторы патента:

Губайдуллина Эльвина Марселевна (RU)

G01S19/15 - Радиопеленгация; радионавигация; измерение расстояния или скорости с использованием радиоволн; определение местоположения или обнаружение объектов с использованием отражения или переизлучения радиоволн; аналогичные системы с использованием других видов волн (обнаружение масс или объектов способами, не использующими отражение или переизлучение радиоволн, звуковых или других волн G01V)

G01S13/765 - Системы, использующие отражение или вторичное излучение радиоволн, например радарные системы. Аналогичные системы, использующие отражение или вторичное излучение волн, в которых длина волн или тип волн несущественны (с использованием акустических волн G01S 15/00; с использованием электромагнитных волн иных, чем радиоволны G01S 17/00).

G01S13/76 - в которых передаются импульсные сигналы

G01S1/08 - системы для определения направления или пеленга

Владельцы патента RU 2762231:

Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области систем определения местоположения и предназначено для применения совместно с бортовой приемо-запросной аппаратурой летательных аппаратов (БПЗА ЛА), для обеспечения десантирования; обеспечения привода летательных аппаратов (ЛА) на необорудованные аэродромы; обозначения замаскированных объектов и участков местности; поиска и спасения. Техническим результатом является уменьшение времени и повышение точности определения местонахождения заявленного радиолокационного маяка-ответчика (РЛМО). Радиолокационный маяк-ответчик включает устройство управления и обработки информации, первый микроконтроллер, устройство управления и обработки информации, содержащее модуль приема и обработки сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), микросхему с программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС), устройство приемо-передающее, устройство управления, контроля и индикации, устройство управления питанием и формирования вторичных напряжений, антенно-фидерное устройство и аккумуляторную батарею. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Область техники

Заявленное изобретение - радиолокационный маяк-ответчик (РЛМО) относится к области систем определения местоположения и предназначено для применения совместно с бортовой приемо-запросной аппаратурой летательных аппаратов (БПЗА ЛА), для обеспечения десантирования; обеспечения привода летательных аппаратов (ЛА) на необорудованные аэродромы; обозначения замаскированных объектов и участков местности; поиска и спасения.

Уровень техники

Радиолокация и радионавигация с активным ответом комплекса «Бортовой локатор ЛА - наземный маяк-ответчик» представляет собой систему с аналоговым сигналом. Быстродействие и точность работы такой системы зависят:

- от способности системы распознавать основной лепесток диаграммы направленности вращающейся антенны локатора кругового обзора ВС (РЛС-П) и игнорировать боковые лепестки диаграммы направленности;

- от флуктуации коэффициента ослабления сигналов на трассе распространения радиосигнала, зависящее от внешних факторов окружающей среды;

- от взаимного расположения РЛМО и ЛА оборудованным БПЗА, а также курса и скорости ЛА;

- от способности оператора, находящемуся в ЛА, безошибочно определять координаты РЛМО по отметкам на индикаторе РЛС-П в меняющихся условиях.

Всё это является недостатком систем радиолокации с аналоговым сигналом и радионавигации с активным ответом, не позволяющим стабильно достигать точностей определения местоположения, предоставляемых глобальными навигационными спутниковыми системами (ГНСС).

Из уровня техники известен РЛМО для использования совместно с аппаратурой летательных аппаратов (SU 1840870 A1, 20.07.2014), который может быть принят в качестве наиболее близкого аналога заявленного изобретения. Известное решение обеспечивает возможность взаимного ориентирования нескольких летательных аппаратов при условии включения маяка-ответчика в состав оборудования летательного аппарата.

Однако известное решение не предназначено для наземного размещения и не позволяет обеспечить привод ЛА на необорудованные аэродромы, обозначить замаскированные объекты и участки местности и не применимо для поиска и спасения.

Задачей заявленного изобретения является устранение указанных недостатков.

Достигаемые технические результаты:

а) Возможность с борта ВС (воздушного судна) быстро установить местонахождение РЛМО с точностью, определяемой глобальной навигационной спутниковой системой (ГНСС), и исключить ошибку оператора бортовой РЛС (радиолокационной станции). В остальных подобных известных устройствах данная возможность (передача координат в цифровом виде) не предусмотрена.

б) Повышение точности определения местоположения РЛМО до 10 метров, достигаемое за счет введения новых режимов «Запрос местоположения» и «Запрос координатной информации.

в) Уменьшение радиочастотного шума (фона), за счет более редкого запроса данных о местоположении РЛМО (нет необходимости часто корректировать данные).

г) При необходимости обеспечить защиту информации о местонахождении РЛМО, путем возможности введения кодирования данных о координатах. Это, также, позволяет исключить ошибки в позиционировании РЛМО, в случае применения средств радиоэлектронной борьбы.

д) Повышение точности вывода ЛА к РЛМО, а также уменьшение опасности обнаружения РЛМО, посторонними компрометирующими радиотехническими средствами.

Раскрытие изобретения

Радиолокационный маяк-ответчик включает устройство управления и обработки информации, устройство приемо-передающее, устройство управления контроля и индикации, антенно-фидерное устройство, устройство управления питанием и формирования вторичных напряжений, блок аккумуляторных батарей, антенну приема сигналов ГНСС.

Для достижения указанного выше технического результата предлагается радиолокационный маяк-ответчик (РЛМО), выполненный с возможностью определения, обработки и передачи координат местоположения и координат объекта в цифровом виде, включающий устройство управления и обработки информации, содержащее, модуль приема и обработки сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), первый микроконтроллер, обрабатывающий информацию, полученную от модуля ГНСС, микросхему с программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС), для обработки запросных сигналов, поступающих от БПЗА, и формирования ответных сигналов, в том числе и сигналов, содержащих информацию о координатах местоположения в цифровом кодированном виде; устройство приемо-передающее, содержащее, приемник, принимающий и детектирующий запросный сигнал для его дальнейшего декодирования ПЛИС и передатчика, передающего по радиочастоте в БПЗА ответный сигнал, сформированный ПЛИС; устройство управления, контроля и индикации, содержащее дисплей для отображения информации и настроек, клавиатуру для набора координатной информации вручную, второй микроконтроллер для управления клавиатурой, дисплеем и передачи набранных данных в первый микроконтроллер; устройство управления питанием и формирования вторичных напряжений, служащее для преобразования напряжения, выдаваемого блоком аккумуляторных батарей, в напряжение с необходимой мощностью для питания всех остальных устройств РЛМО; антенно-фидерное устройство, содержащее приемную антенну для приёма запросных сигналов и передающую антенну для передачи ответного сигнала; аккумуляторную батарею, обеспечивающую необходимый запас энергии для работы РЛМО в автономном режиме и передачи ответного сигнала, содержащего информацию о собственном местоположении.

Координатные данные передаются в закодированном виде.

Дополнительно заявленное изобретение по специальному запросу обеспечивает передачу координатной информации, предварительно введенной вручную, отличную от координат местоположения.

Осуществление изобретения

Предлагаемый РЛМО является аппаратурой приёма и обработки сигналов активной радиолокации с активным ответом. Изделие принимает запросный импульсно-кодово модулированный сигнал от БПЗА и РЛС-П, формирует ответный сигнал и излучает его обратно в БПЗА ЛА.

Совместная работа РЛМО с БПЗА осуществляется посредством использования определенных фиксированных радиочастот: для запросных (через РЛС-П) и ответных (от РЛМО) сигналов. Используется собственный логический код взаимодействия (протокол) для передачи данных и определения номера РЛМО и БПЗА.

Возможность передачи координат в цифровом виде реализована:

- за счет внедрения в состав радиолокационного маяка-ответчика (РЛМО) быстродействующих цифровых микросхем, в том числе микросхемы ПЛИС, микроконтроллеров, элементов памяти, обеспечивающих прием от ГНСС координатной информации большого объема, запись, обработку и передачу своих координат в цифровом виде кодовой расстановкой ответного сигнала (ОС) повышенной ёмкости 112 бит синхронно запросному сигналу (ЗС), полученному от бортовой приемо-запросной аппаратуры (БПЗА) ЛА.

- за счёт применения передатчика РЛМО с увеличенной допустимой средней мощностью для обеспечения качественной передачи ОС повышенной ёмкости.

В предлагаемом РЛМО к аналоговой системе радиолокации и радионавигации с активным ответом добавляется режим «Запрос координат» в котором на БПЗА передаются цифровые координаты объекта, отличные от координат местоположения РЛМО, полученные от ГНСС.

Алгоритм работы предлагаемого РЛМО с координатами состоит из двух последовательных этапов: предварительно координаты определяются и записываются в память РЛМО, затем, в соответствии с запросом БПЗА, эти координаты передаются на ЛА.

Предпочтительный вариант осуществления заявленного изобретения описывается далее с отсылкой к поясняющему чертежу (Фиг. 1).

Предварительная запись координат в память РЛМО может осуществляться следующими способами:

- автоматическое получение координат от спутников ГЛОНАСС и/или GPS c помощью встроенного в РЛМО модуля ГНСС 8 с антенной ГНСС 9 с последующим сохранением координатных данных в буфер памяти, входящий в состав устройства управления и обработки информации 7.

- ввод координат вручную с помощью клавиатуры 11 и дисплея 12 из состава устройства управления, контроля и индикации 10 с последующим сохранением координатных данных в буфер памяти 16, входящим в состав устройства управления и обработки информации 7.

Выбор варианта координат для отправки в ОС - введенных вручную или полученных от ГНСС - осуществляется оператором РЛМО.

Порядок отправки координат следующий. ЗС от РЛС ВС принимается приемной антенной 3 антенно-фидерного устройства 1, посредством приемника 5 из состава устройства приемо-передающего 4 и декодируется устройством управления и обработки информации 7. Устройство 7 распознает код запроса координат местоположения, либо координат объекта, считывает из встроенного буфера памяти хранения координаты, полученные от модуля ГНСС 8, и преобразует их в вид 112 бит кодовой расстановки ОС. Сформированный ОС подается на передатчик 6 из состава устройства приемо-передающего 4, к выходу которого подключена передающая антенна 2 антенно-фидерного устройства 1.

Напряжения необходимой мощности для питания всех устройств формирует устройство управления питанием и формирования вторичных напряжений 13, которое преобразует их из энергии, хранящейся в блоке аккумуляторных батарей 14.

При использовании цифровых коммуникаций в системе «БПЗА-РЛМО» запрос и ответ осуществляется короткими сообщениями, что обеспечивает автоматическое быстрое и точное получение координат РЛМО без участия оператора на борту. Вдобавок быстрый обмен и возможное шифрование затрудняет обнаружение РЛМО средствами РЭБ противника.

Приемная антенна 3 осуществляет прием запросных сигналов БПЗА на частоте Fзс (запросный сигнал) и выполнена в виде волноводно-щелевой антенны, с круговой диаграммой направленности и горизонтальной поляризацией.

Передающая антенна 2 осуществляет передачу ответных сигналов на частоте Fос (ответный сигнал) и выполнена в виде коллинеарной антенны с круговой диаграммной направленности и вертикальной поляризацией.

Модуль ГНСС 8 и приемная антенна ГНСС 9 с круговой поляризацией осуществляют автоматическое определение собственных координат по глобальным навигационным спутниковым системам (ГНСС).

Устройство управления и обработки информации 7 осуществляет обработку запросных сигналов от БПЗА, формирование и выдачу ответного сигнала со структурой соответствующей принятому запросу, управление и инициализацию встроенного контроля составных частей и изделия в целом. Структура устройства управления и обработки информации описывается далее с отсылкой к поясняющему чертежу (Фиг. 2).

Координатная информация, полученная от модуля ГНСС 8 и от устройства управления и индикации 10 записывается в буфер памяти 16 микроконтроллером (МК)15.

Исходя из выбранного режима работы программа МК 15 задает настройки в модуль дешифрации 19 и формирователь ответного сигнала 20.

Ответный сигнал от приемника 5 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 17 (АЦП), где амплитуда сигнала преобразуется в цифровой сигнал для дальнейшей обработки, фильтрации и декодирования в модуле дешифрации 19, реализованный как логический модуль в составе ПЛИС 18.

После определения запросного сигнала модуль дешифрации 19 формирует команду в формирователь ответного сигнала 20 на разрешение выдачи ответного сигнала.

Формирователь ответного сигнала 20, реализованный как логический модуль в составе ПЛИС 18, кодирует ответный сигнал исходя из предварительных настроек, полученных от МК 15 и данных с координатной информации переданных МК 15 из буфера памяти 16.

Для защиты антенн от внешних воздействующих факторов предусмотрено покрытие радиопрозрачным материалом, обеспечена герметичность и возможность их легкого съема и установки.

Для установки на плоскость и ориентации изделия в пространстве предусмотрена специализированная опора (штатив), с возможностью регулировки установочных углов в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Штатив - разборная треногая опора, высота которой в собранном виде не более 1 метра, вес не более 3 кг, изготавливается из прочного алюминиевого сплава и легко разбирается и складывается. Острые наконечники на ножках позволяют надежно упирать ее в землю.

Для автономного энергообеспечения РЛМО используются литий-ионные аккумуляторные блоки. РЛМО способен вырабатывать высокую мощность передачи ответного сигнала, обеспечивая дальность взаимодействия с БПЗА ЛА до 150 км на высоте полета ЛА 10 км, также РЛМО обеспечивает длительную работу (не менее 4 часов) в режиме ответа, выдавая необходимую мощность (дальность), и обеспечивает работу в ждущем режиме не менее 24 часов.

Для работы РЛМО с количеством до 30 летательных аппаратов, предусмотрен режим работы изделия - «Индивидуальный запрос», в котором реализован алгоритм селекции ЛА по коду и амплитуде запросных сигналов.

В режимах «Запрос местоположения» и «Запрос координатной информации», РЛМО в ответном сигнале передает координаты собственного местоположения, которые получил по ГЛОНАСС, GPS или координаты объекта, которые были введены вручную. Возможность определения местоположения РЛМО по времени возврата ответного сигнала или по информации о его координатах от ГНСС существенно расширяет применение РЛМО для разнообразных задач, в том числе и гражданских, например - в поисково-спасательных операциях МЧС или географических экспедициях.

1. Радиолокационный маяк-ответчик (РЛМО), выполненный с возможностью передачи координат местоположения и координат объекта в цифровом виде, характеризующийся тем, что включает устройство управления и обработки информации, содержащее модуль приема и обработки сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), первый микроконтроллер, обрабатывающий информацию, полученную от модуля ГНСС, микросхему с программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС) для обработки запросных сигналов, поступающих от бортовой приемо-запросной аппаратуры (БПЗА), и формирования ответных сигналов, в том числе и сигналов, содержащих информацию о координатах местоположения в цифровом кодированном виде; устройство приемо-передающее, содержащее приемник, принимающий и детектирующий запросный сигнал для его дальнейшего декодирования ПЛИС и передатчика, передающего по радиочастоте в БПЗА ответный сигнал, сформированный ПЛИС; устройство управления, контроля и индикации, содержащее дисплей для отображения информации и настроек, клавиатуру для набора координатной информации вручную, второй микроконтроллер для управления клавиатурой, дисплеем и передачи набранных данных в первый микроконтроллер; устройство управления питанием и формирования вторичных напряжений, служащее для преобразования напряжения, выдаваемого блоком аккумуляторных батарей, в напряжение с необходимой мощностью для питания всех остальных устройств РЛМО; антенно-фидерное устройство, содержащее приемную антенну для приёма запросных сигналов и передающую антенну для передачи ответного сигнала; аккумуляторную батарею, обеспечивающую необходимый запас энергии для работы РЛМО в автономном режиме и передачи ответного сигнала, содержащего информацию о собственном местоположении.

2. Радиолокационный маяк-ответчик (РЛМО), выполненный с возможностью передачи координат местоположения и координат объекта в цифровом виде по п.1, характеризующийся тем, что координатные данные передаются в закодированном виде.

Изобретение относится к спутниковым технологиям определения местоположения и обработке радионавигационных сигналов. Техническим результатом изобретения является повышение помехоустойчивости системы слежения за фазами сигналов, излучаемых одним навигационным космическим аппаратом (НКА) спутниковых навигационных систем, как на одной, так и на разных несущих частотах, повышение точности измерения фаз сигналов принимаемых сигналов и повышение энергетики в контуре слежения за фазами сигналов.

Способ обработки радиолокационных сигналов в импульсно-доплеровской радиолокационной станции с активной фазированной антенной решеткой // 2760409

Изобретение относится к области радиолокации, конкретно к обработке радиолокационного сигнала в импульсно-доплеровских радиолокационных станциях (РЛС), и может быть использовано в системах обработки первичной радиолокационной информации импульсно-доплеровских РЛС различного назначения. Техническим результатом изобретения является обеспечение перераспределения мощности передатчика: уменьшение среднего энергетического потенциала активной фазированной антенной решетки (АФАР) в течение излучения пачки зондирующих импульсов при сохранении характеристик принятого для обработки сигнала либо уменьшение потерь на обработку сигнала при сохранении среднего энергетического потенциала АФАР.

Способ контроля достоверности навигационных измерений навигационной аппаратуры потребителя спутниковой радионавигационной системы воздушного судна // 2760345

Использование: изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании и модернизации средств контроля достоверности навигационных измерений навигационной аппаратуры потребителя (НАП) спутниковой радионавигационной системы (СРНС) воздушного судна (ВС). Сущность: на каждый контрольный момент времени осуществляется проверка достоверности измерений барометрического высотомера путем сопоставления фактических измерений высоты полета ВС, формируемых барометрическим высотомером, с прогнозируемыми значениями данного параметра.

Переносная заземляющая штанга контактной сети переменного тока // 2759704

Изобретение относится к ремонту контактных линий электроснабжения. Переносная заземляющая штанга контактной сети переменного тока содержит ручку в виде трубы, состоящую из нижней изолирующей части и верхней токопроводящей части, к которой прикреплены крюк, усовик, фиксирующая пружина и заземляющий трос.

Способ позиционирования и устройство позиционирования высокой точности - кинематики в реальном времени (ppp-rtk) // 2759392

Изобретение относится к спутниковой навигации. Технический результат состоит в повышении точности позиционирования.

Способ определения координат и параметров движения целей в дальномерной многопозиционной радиолокационной системе // 2759198

Изобретение может быть использовано в радиолокационных и радионавигационных системах для определения местоположения объектов. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения пространственных координат цели и скорости их изменения.

Способ определения местоположения сканирующей рлс пассивным многолучевым пеленгатором // 2758832

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для определения местоположения радиолокационной станции (РЛС) секторного обзора. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения определения дальности до РЛС, имеющей диаграмму направленности антенны (ДНА), сканирующую в заданном секторе.

Устройство имитации радиоэлектронной обстановки // 2758591

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к устройствам имитации радиоэлектронной обстановки. Техническим результатом изобретения является возможность имитации радиоэлектронной обстановки для оценки точности определения местоположения источников радиоизлучения (ИРИ) радиотехническими средствами разностно-дальномерным способом.

Устройство для определения местоположения и угловой ориентации летательного аппарата // 2757760

Изобретение относится к радиолокационным и радионавигационным системам определения текущего местонахождения и угловых координат подвижных объектов. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства.

Радиокомплекс для метеорной и трансионосферной связи // 2756977

Изобретение относится к радиотехнике и радиоэлектронике, предназначено для проведения сеанса связи на дальние расстояния без ретрансляторов и может быть использовано для создания новых телекоммуникационных систем и адаптивных систем связи. Технический результат состоит в обеспечении возможности проведения сеанса связи с высокоскоростной передачей информации.

Устройство для обнаружения источников радиоизлучения, использующих сотовую связь, в крупногабаритных предметах // 2762031

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для обнаружения источников радиоизлучения в крупногабаритных предметах. Технический результат состоит в повышении точности обнаружения источников радиоизлучения, скрытно установленных в крупногабаритных предметах.