Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Предлагаемое изобретение относится к области радиолокации, конкретно к системам разнесенной радиолокации околоземного космоса, и может быть использовано для решения задач дистанционного зондирования Земли с помощью летательных и космических аппаратов.

Известна пассивная многопозиционная радиолокационная система (РЛС) (патент РФ на ПМ №84996, G01S 13/00), содержащая не менее двух пространственно разнесенных на местности синхронизированных приемных станций, каждая из которых имеет антенну и приемник, блок обработки сигналов, снабженный процессором.

К числу достоинств данной распределенной многопозиционной радиолокационной системы можно отнести более высокие, по сравнению с однопунктовыми локальными РЛС параметры помехозащищенности, живучести системы, а также точности оценок траекторных характеристик объектов.

Недостатками данной системы являются ее техническая сложность и низкая надежность, обусловленная наличием специальной системы связи (космической или ретрансляционной) между приемными устройствами и центральной станцией, а также сложность приемных устройств, каждое из которых содержит вычислитель и должно определять дальность до цели и направление на нее одновременно. Эти приемные устройства фактически являются отдельными радиолокаторами, работающими по сигналу радиоподсвета от спутника. Наличие вычислительных устройств на каждом приемном устройстве понижает надежность данной системы в целом.

Наиболее близкой по своей технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является наземно-космическая радиолокационная система по патенту РФ на ПМ №113022, G01S 13/06.

Данная наземно-космическая радиолокационная система содержит передатчик космического или воздушного базирования, в качестве носителя которого используется спутник или летно-подъемные средства, а разнесенные радиолокационные приемные устройства размещены на вышках сотовой связи и соединены через каналы сотовой связи с узловыми станциями сотовой связи, каждая из которых содержит узловой вычислитель координат цели, соединенный по каналу сотовой связи с центральной станцией сотовой связи, на которой размещен центральный вычислитель координат цели, выход которого подключен к центру управления наземно-космической системой, который подключен к передатчику.

Данная система значительно проще, чем выше описанная, однако она имеет недостаточно высокую помехозащищенность, точность оценок траекторных характеристик наблюдаемых объектов.

Известен также способ многопозиционной радиолокации и устройство для его осуществления по патенту РФ на ИЗ №2332684, G01S 13/00, в котором производят излучение радиолокационных сигналов, синхронизированный прием отраженных сигналов аппаратурой разнесенных позиций, полученной от других радиолокационных средств, в пункте обработки информации, предназначенном для обнаружения целей, измерения их координат, определения параметров их траекторий и последующего отождествления, осуществляют синхронизированные излучение и прием сигналов с использованием ЛЭП, затем при обработке полученной информации осуществляют корректировку информации, полученной в результате обработки сигналов, принятых с ЛЭП, посредством сопоставления ее с сигналами, отраженными от целей.

Данный способ многопозиционной радиолокации и устройство для его осуществления позволяют реализовать основные преимущества многопозиционных систем по сравнению с однопозиционными, в том числе, возможность формирования сложных пространственных зон обзора, лучшее использование энергии в радиолокационной системе, однако данный способ и устройство не осуществимы для радиолокации в удаленных районах, где отсутствуют ЛЭП.

Известна также радиолокационная система контроля околоземного космоса, патент РФ на ИЗ №2518062, G01S 13/00, содержащая, по меньшей мере, одну космическую станцию подсвета, которая имеет, по меньшей мере, один передатчик подсветных сигналов, наземные станции приема и передачи данных, связанные с наземным центром управления системой, который связан с передатчиком подсветных сигналов, содержатся разнесенные низкоорбитальные приемные станции, синхронизированные между собой и выполненные с возможностью приема и обработки прямых подсветных сигналов передатчика подсветных сигналов и радиолокационных сигналов, переотраженных от объектов, получаемых при рассеянии подсветного сигнала на объектах, находящихся в заданной области пространства вне атмосферы Земли или в ее верхних слоях.

Данная радилокационная система является наиболее близкой к настоящему техническому решению и выбрана в качестве прототипа.

В данной радиолокационной системе контроля околоземного космоса значительно повышена ее надежность и помехозащищенность, однако она не в состоянии обеспечить достаточно высокую точность определения информации об объектах, а также определение их траекторных и геометрических параметров в удаленных районах, в которых отсутствует подсветный сигнал достаточной мощности, а также отсутствует система разнесенных приемных станции, синхронизированных между собой, которая способна с достаточной точностью осуществлять прием информации от объектов в данном заданном удаленном районе.

Технической задачей предложенного изобретения является расширение зоны мониторинга и обнаружения целей, повышение надежности и помехозащищенности радиолокационной системы, повышение точности оценок траекторных и геометрических параметров наблюдаемых объектов в удаленных заданных районах.

Поставленная техническая задача достигается за счет того, что в способе оперативного получения радиолокационной информации об объектах в заданном районе, заключающимся в использовании излучения радиолокационных опорных сигналов подсвета внешнего источника космического или воздушного базирования, получении радиолокационных сигналов, отраженных наблюдаемыми объектами при их облучении передатчиком космического или воздушного базирования, синхронно с получением сигналов подсвета, и их совместной обработке бортовой аппаратурой разнесенных приемных станций, объединении и совместной обработке данных, полученных каждой из разнесенных приемных станций, а также информации разнесенных приемных станций, полученной от других радиолокационных средств в центре управления радиолокационной системой, производят оперативное развертывание локальной радиолокационной системы на основе локальных разнесенных станций в определенном, заранее заданном районе, или области пространства путем запуска в данный район носителя с платформами, отделяемыми при подлете к заданному району, на каждой из которых устанавливают, по меньшей мере, одну локальную станцию с приемопередающим оборудованием, состав которого определяют заранее, с учетом данных об обстановке в заданном районе, при этом заранее определяют тип носителя с платформами, траекторию его запуска, а также время отделения от него платформ, затем уточняют полетное задание носителя с платформами, его траекторию полета, а также параметры алгоритма оптимального распределения платформ в пространстве для решения поставленной задачи, после чего осуществляют, на протяжении всего полета носителя с платформами его сопровождение и контроль правильности его работы, затем определяют заранее мощность присутствующих в определенном, заданном заранее районе, сигналов подсвета от внешних источников излучения, и при достаточной их мощности начинают прием данных сигналов подсвета от внешних источников излучения при функционировании данной мобильной радиолокационной системы, а при отсутствии сигналов подсвета определенной мощности от внешних источников излучения, в заранее заданном районе, используют сигналы подсвета от собственного, локального источника излучения, который устанавливают на одной из отделяемых платформ, или непосредственно на носителе, при этом заранее определяют и задают расчетное время включения локального источника излучения сигналов подсвета после начала развертывания отделяемых платформ при подлете к заданному району, а также заранее определяют и обеспечивают соответствующую мощность излучения сигналов подсвета локального передатчика излучения, при этом осуществляют управление полетом носителя и отделяемых платформ, а также управление внешним или локальным источником излучения на станции управления носителем с отделяемыми платформами.

Желательно, чтобы в способе оперативного получения радиолокационной информации включали бортовые датчики на каждой из отделившихся платформ, затем осуществляли прием и усиление опорного радиосигнала подсвета и отраженных радиосигналов в каждой из локальных разнесенных станций, затем производили перемножение сигналов и выделение общего сигнала биений на выходе каждого из приемников локальных разнесенных станций, после чего производили оцифровку сигнала биений, а затем производили синхронизацию, с использованием данных ГЛОНАСС и системы синхронизации, для обеспечения единой шкалы времени и общей опорной частоты на всех приемопередающих локальных разнесенных станциях, затем производили подготовку данных для передачи по широкополосному каналу, передачу этих данных на пункты приема информации, где производят их прием и обработку, а также передачу в центр управления всей радиолокационной системы.

Предпочтительно, чтобы в способе оперативного получения радиолокационной информации производили подготовку и передачу данных по широкополосному каналу на пункты приема информации, в качестве которых используют наземные, корабельные, самолетные пункты приема информации, а также пункты приема информации на вышках сотовой связи, и другие аналогичные пункты приема информации, при этом данные пункты приема информации связаны с локальными разнесенными станциями, а также с центром управления радиолокационной системой.

Целесообразно, чтобы в способе оперативного получения радиолокационной информации в качестве радиолокационных опорных сигналов подсвета использовали имеющиеся в данном районе сигналы подсвета от внешних источников излучения в виде космических аппаратов на геостационарной орбите.

Предпочтительно, чтобы в способе оперативного получения радиолокационной информации в качестве стационарных космических аппаратов на геостационарной орбите использовали ретрансляторы цифрового телевидения, станции цифрового телевидения, спутники сотовой связи, а также другие различные спутники.

Желательно, чтобы в способе оперативного получения радиолокационной информации использовали в качестве носителей с платформами, отделяемыми при подлете к заданному району, беспилотные летательные аппараты, ракеты-зонды или другие типы носителей, адекватные масштабам поставленной задачи.

Целесообразно, чтобы в способе оперативного получения радиолокационной информации прием данных с разнесенных в пространстве локальных станций, с разделением во времени или по частоте, с последующим декодированием и обработкой производили на наземных и/или корабельных, самолетных пунктах приема, причем принятые от каждой из локальных станций сигналы обрабатывали с целью получения радиолокационных отметок от целей в заданной зоне, оценки их траекторных параметров, которую производят в центральном вычислителе траекторных признаков целей, а в случае системы с широкополосным радиоподсветом сигналы обрабатывали для получения радиолокационных изображений местности или интересующих объектов с различных ракурсов, и дальнейшего выделения на них интересующих объектов с оценкой их параметров.

Предпочтительно, чтобы в способе оперативного получения радиолокационной информации получали информацию об объектах в заданном районе, включая определение их траекторных и геометрических параметров с использованием объединения данных, которые получают методами полуактивной или активной радиолокации и пассивного приема при помощи радиотехнического и оптического оборудования, которое устанавливают на локальных станциях, и которое работает в различных диапазонах длин волн.

Желательно, чтобы в способе оперативного получения радиолокационной информации осуществляли управление всей радиолокационной системой из различных пунктов управления, при этом передачу управления из одного пункта на другой производили с учетом их расположения и реализующейся радиолокационной обстановки для оптимизации условий работы по совокупности энергетических и иных характеристик.

Поставленная техническая задача достигается также за счет того, что радиолокационная система, содержащая, по меньшей мере, один внешний источник излучения сигналов подсвета, который связан с центром управления радиолокационной системы, а также разнесенные станции приема и обработки данных, которые связаны с внешним источником излучения сигналов подсвета, а также с центром управления радиолокационной системы, имеет оперативно развертываемую, в определенном, заранее заданном районе, локальную радиолокационную систему на основе, по меньшей мере, одной локальной станции приема и обработки данных, которую доставляют в определенный, заранее заданный район носителем с платформами, которые отделяются от него при подлете к заданному району, на каждой из которых установлена, по меньшей мере, одна локальная станция, с размещенным на ней приемопередающим оборудованием, состав которого определяют заранее, при этом каждая из локальных станций связана с внешним источником излучения внешних сигналов подсвета определенной мощности, или с собственным локальным источником излучения внутренних сигналов подсвета определенной мощности, который устанавливают, по меньшей мере, на одной из отделяемых платформ носителя, при этом радиолокационная система также содержит станцию управления носителем с отделяемыми платформами и центр управления локальными станциями, которые связаны между собой и с центром управления радиолокационной системы, и центральный вычислитель траекторных признаков целей, связанный с центром управления радиолокационной системы, а также с каждой из локальных станций, при этом станция управления носителем с отделяемыми платформами, выполнена с возможностью осуществления постоянного сопровождения носителя и его платформ, контроля выполнения полетного задания, а центр управления локальными станциями и центральный вычислитель траекторных признаков целей выполнены с возможностью осуществления связи между центром управления радиолокационной системы и разнесенными локальными станциями.

Предпочтительно, чтобы в радиолокационной системе внешний или локальный источник излучения сигналов подсвета имел передатчик с антенной-излучателем, а каждая из распределенных локальных станций имела связанные между собой измеритель параметров сигналов и цифровой радиоприемник с двумя приемными антеннами, одна из которых предназначена для приема опорного сигнала подсвета, а другая для приема сигнала, отраженного от целей.

Целесообразно, чтобы радиолокационная система содержала систему синхронизации с передающей и приемной частями, каждая из которых соответственно имеет передающую и приемную антенны, при этом передающая часть системы синхронизации расположена на внешнем или внутреннем источнике излучения сигналов подсвета, а ее приемная часть расположена на одной из локальных распределенных станций.

Желательно, чтобы в радиолокационной системе собственный локальный источник излучения сигналов подсвета определенной мощности был размещен на носителе с отделяемыми платформами, который продолжает движение после отделения от него платформ с локальными станциями.

Преимущественно, чтобы радиолокационная система содержала пункты приема информации, в качестве которых используют наземные, корабельные, самолетные пункты приема информации, а также пункты приема информации на вышках сотовой связи, и другие аналогичные пункты приема информации, при этом данные пункты приема информации связаны с локальными разнесенными станциями, а также с центром управления всей радиолокационной системой.

Желательно, чтобы радиолокационная система содержала в качестве внешнего источника излучения стационарный космический аппарат, имеющийся в данном районе на геостационарной орбите, или передатчик цифрового телевидения, или вышку сотовой связи, или другие внешние источники излучения.

Целесообразно, чтобы радиолокационная система содержала в качестве стационарного космического аппарата на геостационарной орбите ретранслятор цифрового телевидения.

Предпочтительно, чтобы радиолокационная система содержала в качестве носителей с отделяемыми платформами ракеты-зонды, беспилотные летательные аппараты, или другие типы носителей, адекватные масштабам поставленной задачи.

Целесообразно, чтобы радиолокационная система содержала, по меньшей мере, одну наземную приемопередающую станцию.

Предпочтительно, чтобы радиолокационная система содержала заранее определенный набор радиотехнического и оптического оборудования, размещенного на локальных станциях, и выполненного с возможностью работы в различных диапазонах длин волн.

Данный способ оперативного получения радиолокационной информации и радиолокационная система для его осуществления существенно отличаются от существующих аналогов тем, что позволяют значительно расширить зону мониторинга и обнаружения объектов и целей за счет обеспечения возможности развертывания локальной радиолокационной системы в любом, заранее заданном, районе с собственным локальным источником излучения сигналов подсвета, а также с использованием любого внешнего источника излучения сигналов подсвета, энергетический уровень которого в данном заданном районе обеспечивает уверенный прием как опорного, так и отраженного сигналов.

Кроме того, в состав локальной радиолокационной системы, которая может быть развернута в любом заданном районе за счет запуска в данный район носителя, с отделяемыми платформами, входят не только приемопередающие распределенные локальные станции с различным диапазоном длин волн (а не только на максимуме поглощения атмосферой, как в прототипе), каждая из которых расположена на отделяемой платформе, а также приемные устройства, расположенные на воздушных платформах, например аэростатах, что позволяет существенно расширить зону обнаружения объектов, а также повысить точность определения траекторных характеристик обнаруживаемых системой подвижных объектов за счет существенно разновысотного расположения приемопередающих распределенных станций.

Для более подробного раскрытия изобретения далее приводится описание конкретных возможных вариантов его выполнения с соответствующими чертежами.

Фиг. 1 - структурная схема радиолокационной системы.

Фиг. 2 - структурная схема радиолокационной системы с системой синхронизации.

Фиг. 3 - структурная схема радиолокационной системы с наземными разнесенными приемопередающими станциями.

Радиолокационная система (РЛС) оперативного получения радиолокационной информации, в одном из предпочтительных вариантов, содержит оперативно развертываемую в заданном районе локальную радиолокационную систему, которая доставляется в данный район носителем с отделяемыми платформами, на одной из которых установлен, по меньшей мере, один локальный источник излучения сигналов подсвета 1.1, который может быть выполнен в виде передатчика подсветного сигнала 2 с антенной-излучателем 3, а на других платформах установлены приемопередающие разнесенные локальные станции 4.1 (4.2, 4.3 и т.д.), каждая из которых может содержать подключенные последовательно цифровой радиоприемник 6 с приемными антеннами 5, и измеритель параметров сигналов 7.

Также радиолокационная система имеет, по меньшей мере, один пункт приема информации, который может быть наземным, корабельным, самолетным, а также может быть расположен на вышках сотовой связи, и других аналогичных пунктах приема информации, при этом данные наземные пункты приема информации связаны с локальными разнесенными станциями 4.1, а также содержат вычислитель траекторных признаков целей 8, центр управления радиолокационной системы 9, центр управления локальными станциями 10 и станцию управления носителем 11 с отделяемыми платформами (Фиг. 1). В данном варианте это будет система с активным внешним источником излучения сигналов.

При этом собственный локальный источник излучения сигналов подсвета 1.1 может быть размещен на носителе с отделяемыми платформами, который продолжает движение после отделения от него платформ с локальными станциями 4.1.

При наличии в заданном районе внешнего источника излучения сигналов подсвета 1.1 определенной мощности, данная система может работать с данным источником, при этом в качестве внешнего источника излучения сигналов подсвета 1.1 могут быть использованы стационарные космические аппараты, имеющиеся в данном районе на геостационарной орбите, а также передатчики цифрового телевидения, ретрансляторы цифрового телевидения, и другие внешние источники излучения. В данном варианте это будет система с полуактивным внешним источником излучения сигналов.

Каждая из приемопередающих разнесенных локальных станций 4.1, 4.2 и т.д. связана с одной стороны с источником излучения сигналов подсвета 1.1 и центральным вычислителем траекторных признаков целей 8, который связан с центром управления радиолокационной системы 9, а с другой стороны с центром управления локальными станциями 10, который также связан с центром управления радиолокационной системы 9. При этом радиолокационная система имеет также станцию управления носителем 11 с отделяемыми платформами, которая связана с одной стороны с источником излучения сигналов подсвета 1.1, а с другой стороны с центром управления 9 радиолокационной системой, и с центром управления локальными станциями 10.

Радиолокационная система оперативного получения радиолокационной информации, в другом целесообразном варианте выполнения, содержит также систему синхронизации 12, передающая часть 12.1 которой установлена на источнике излучения сигналов подсвета 1.1, и имеет передающую антенну 13.1. Приемная часть 12.2 системы синхронизации 12 установлена на одной из распределенных локальных станций 4.1, и имеет приемную антенну 13.2 (Фиг. 2).

Радиолокационная система, в одном из вариантов, также может содержать разнесенные наземные приемопередающие станции 14.1, каждая из которых может содержать подключенные последовательно цифровой радиоприемник 6 с приемными антеннами 5, измеритель параметров сигналов 7 и систему синхронизации 12 с приемной антенной 13 (Фиг. 3).

Радиолокационная система также может содержать заранее определенный набор радиотехнического и оптического оборудования, размещенного на локальных станциях 4.1, 4.2 и т.д., и выполненного с возможностью работы в различных диапазонах длин волн.

Функционирование радиолокационной системы поясняет способ оперативного получения радиолокационной информации об объектах в заданном районе, заключающийся в оперативном развертывании локальной радиолокационной системы на основе локальных разнесенных станций 4.1, 4.2 и т.д. в определенном, заранее заданном районе, путем запуска в данный район носителя с платформами, отделяемыми при подлете к заданному району, на каждой из которых устанавливают, по меньшей мере, одну локальную станцию 4.1 с приемопередающим оборудованием, состав которого определяют заранее, при этом заранее определяют тип носителя с платформами, траекторию его запуска, а также время отделения от него платформ. После чего уточняют полетное задание носителя с платформами, его траекторию полета, а также параметры алгоритма оптимального распределения платформ в пространстве для решения поставленной задачи. Затем производят запуск носителя, после чего осуществляют, на протяжении всего полета носителя с платформами, его сопровождение и контроль правильности его работы. Затем производят отделение платформ от носителя и распределение их в пространстве.

Также заранее определяют мощность присутствующих в определенном, заданном заранее районе, сигналов подсвета от внешних источников излучения 1.1, и при достаточной их мощности начинают прием данных сигналов подсвета от внешних источников излучения 1.1 при функционировании данной мобильной радиолокационной системы, а при отсутствии сигналов подсвета определенной мощности от внешних источников излучения 1.1, в заранее заданном районе, используют сигналы подсвета от собственного, локального источника излучения 1.1, который устанавливают на одной из отделяемых платформ, или непосредственно на носителе, при этом заранее определяют и задают расчетное время включения локального источника излучения сигналов подсвета 1.1, после начала развертывания отделяемых платформ при подлете к заданному району.

Также заранее определяют и обеспечивают соответствующую мощность излучения внутренних сигналов подсвета внутреннего источника излучения сигналов подсвета 1.1, при этом осуществляют управление полетом носителя и отделяемых платформ, в центре управления радиолокационной системы 9, а также управление внешним или внутренним источником излучения 1.1 в станции управления носителем 11 с отделяемыми платформами, при этом управление локальными станциями 4.1, 4.2 и т.д., осуществляют в центре управления локальными станциями 10.

Затем включают бортовые датчики на каждой из отделившихся платформ, после чего осуществляют прием и усиление опорного радиосигнала подсвета и отраженных радиосигналов в каждой из локальных разнесенных станций 4.1, 4.2 и т.д., после чего производят перемножение сигналов и выделение общего сигнала биений на выходе каждого из приемников 6 локальных разнесенных станций 4.1, после чего производят оцифровку сигнала биений, а затем производят синхронизацию, с использованием данных ГЛОНАСС и системы синхронизации 13, для обеспечения единой шкалы времени и общей опорной частоты на всех приемопередающих локальных разнесенных станциях 4.1,4.2 и т.д., после чего производят подготовку данных для передачи по широкополосному каналу, передачу этих данных на наземные пункты приема информации 14.1, где производят их прием и обработку, а также передачу в центр управления всей радиолокационной системы 9.

В одном из вариантов способа оперативного получения радиолокационной информации производят подготовку и передачу данных по широкополосному каналу на пункты приема информации, в качестве которых используют наземные, корабельные, самолетные пункты приема информации, а также пункты приема информации на вышках сотовой связи, и другие аналогичные пункты приема информации, при этом данные пункты приема информации связаны с локальными разнесенными станциями 4.1, 4.2 и т.д., а также с центром управления всей радиолокационной системой 9.

В способе оперативного получения радиолокационной информации в качестве радиолокационных опорных внешних сигналов подсвета используют имеющиеся в данном районе сигналы подсвета от внешних источников излучения 1.1 в виде космических аппаратов на геостационарной орбите, в качестве которых используют ретрансляторы цифрового телевидения, станции цифрового телевидения, спутники сотовой связи, а также другие различные спутники.

Также для осуществления способа оперативного получения радиолокационной информации используют в качестве носителей с платформами, отделяемыми при подлете к заданному району, ракеты-зонды, беспилотные летательные аппараты, или другие типы носителей, адекватные масштабам поставленной задачи.

В одном из вариантов способа оперативного получения радиолокационной информации прием данных с разнесенных в пространстве локальных станций 4.1, 4.2 и т.д., с разделением во времени или по частоте, с последующим декодированием и обработкой производят на наземных и/или корабельных, самолетных пунктах приема, причем принятые от каждой из локальных станций сигналы обрабатывают с целью получения радиолокационных отметок от целей в заданной зоне, оценки их траекторных параметров, которую производят в центральном вычислителе траекторных признаков целей 8, а в случае системы с широкополосным радиоподсветом сигналы обрабатывают для получения радиолокационных изображений местности или интересующих объектов с различных ракурсов, и дальнейшего выделения на них интересующих объектов с оценкой их параметров.

При этом получают информацию об объектах в заданном районе, включая определение их траекторных и геометрических параметров с использованием объединения данных, которые получают методами полуактивной или активной радиолокации и пассивного приема при помощи радиотехнического и оптического оборудования, которое устанавливают на локальных станциях 4.1, и которое работает в различных диапазонах длин волн.

В предпочтительном варианте способа оперативного получения радиолокационной информации осуществляют управление всей радиолокационной системой из различных пунктов управления, наземных, корабельных, самолетных и т.д., при этом передачу управления из одного пункта на другой производят с учетом их расположения и реализующейся радиолокационной обстановки для оптимизации условий работы по совокупности энергетических и иных характеристик.

Как очевидно специалистам в данной области техники, данное изобретение легко разработать в других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности данного изобретения.

При этом настоящие варианты осуществления необходимо считать просто иллюстративными, а не ограничивающими, причем объем изобретения представлен его формулой, и предполагается, что в нее включены все возможные изменения и область эквивалентности пунктам формулы данного изобретения.