Результат интеллектуальной деятельности: Способ функционирования системы импульсно-доплеровских бортовых радиолокационных станций группы истребителей при обеспечении их электромагнитной совместимости в условиях воздействия помех

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) импульсно-доплеровских бортовых радиолокационных станций (БРЛС) группы истребителей при работе их на излучение в условиях возможной постановки противником активных помех.

Известен способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС, заключающийся в формировании высокочастотной последовательности зондирующих импульсов, их усилении по мощности, излучении в пространство, приеме, усилении, преобразовании отраженных сигналов на промежуточные частоты, их селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с последующем их спектральным анализом [1].

Недостатком данного способа является отсутствие возможности с его помощью обеспечить ЭМС импульсно-доплеровских БРЛС группы истребителей при работе их на излучение в условиях возможной постановки противником активных помех.

Известен способ функционирования системы импульсно-доплеровских бортовых радиолокационных станций группы истребителей, заключающийся в том, что все импульсно-доплеровские бортовые радиолокационные станции N истребителей группы объединены в единую радиолокационную систему с каналами взаимного обмена информацией, в группе назначается один истребитель-лидер с его бортовой радиолокационной станцией. [2].

Недостатком данного способа функционирования системы импульсно-доплеровских БРЛС является отсутствие возможности с его помощью обеспечить ЭМС импульсно-доплеровских БРЛС группы истребителей при работе их на излучение в условиях возможной постановки противником активных помех.

Цель изобретения - обеспечить ЭМС системы импульсно-доплеровских БРЛС группы истребителей при работе их на излучение в условиях постановки противником активных помех.

Указанная цель достигается тем, что в способе функционирования системы импульсно-доплеровских БРЛС группы истребителей при обеспечении их ЭМС в условиях воздействия помех, заключающимся в том, что все импульсно-доплеровские БРЛС N истребителей группы объединены в единую радиолокационную систему с каналами взаимного обмена информацией, в группе назначается один истребитель-лидер с его БРЛС, дополнительно, каждый j-й, где , передатчик импульсно-доплеровской БРЛС каждого истребителя группы функционирует на различных z рабочих частотах f_jz зондирующего сигнала, где , М - общее количество рабочих частот передатчика в каждой импульсно-доплеровской БРЛС, каждой импульсно-доплеровской БРЛС осуществляется излучение зондирующего сигнала в направлении самолетов противника, оснащенных станциями активных помех, в каждом i-м, где , приемнике импульсно-доплеровской БРЛС, функционирующего на различных w рабочих частотах f_iw, где , W=M - общее количество возможных рабочих частот приемника каждой БРЛС, причем при i=j принимается z=w, в противном случае - z≠w, осуществляется прием, усиление, преобразование отраженных от самолетов противника сигналов на промежуточные частоты, их селекция по дальности и доплеровской частоте, преобразование сигналов в цифровую форму с последующим их спектральным анализом, по каналам обмена информации с каждого истребителя группы в бортовую вычислительную систему (БВС) импульсно-доплеровской радиолокационной станции (РЛС) истребителя-лидера передается информация о направлении его полета , секторе α обзора основным лепестком диаграммы направленности антенны его импульсно-доплеровской РЛС, значении ее рабочей частоты. В БВС импульсно-доплеровской БРЛС истребителя-лидера область пространства BED, ограниченная в глубину размером В, по фронту размером Е и по высоте размером D, разбивается на подобласти bed возможного нахождения каждого истребителя группы, где каждая сторона b, е, d определяется соответственно, как b=B/N, e=E/N, d=D/N (в общем случае размеры подобластей определяются требуемой точностью расчетов и быстродействием БВС истребителя-лидера), полученные подобласти нумеруются 1,…,t,…,T. С учетом возможного нахождения в каждой подобласти bed только одного истребителя группы рассчитывается число возможных комбинаций нахождения истребителей группы в области пространства BED в соответствии с выражением

где F=N³ - количество подобластей bed в области BED.

Для каждой комбинации из общего их количества А нахождения истребителей группы в области BED и каждой комбинации рабочих частот передатчика f_jz и приемника f_iw каждой импульсно-доплеровской БРЛС на входе i-го приемника вычисляется значение мощности P_ijw непреднамеренной помехи, создаваемой каждым j-м передатчиком каждой импульсно-доплеровской БРЛС, кроме i=j, как [3]

где

P_j - мощность передатчика j-й импульсно-доплеровской БРЛС;

G_j и G_i - коэффициент направленного действия антенны j-й и i-й импульсно-доплеровской БРЛС соответственно;

с - скорость света;

r₀ - базовое расстояние, равное одному метру;

- коэффициент ослабления воздействия помехи при i≠j за счет несовпадения ориентации главного лепестка диаграммы направленности антенны (ДНА) i-го приемника импульсно-доплеровской БРЛС с направлением главного лепестка ДНА j-го передатчика импульсно-доплеровской БРЛС, вычисляемый в БВС импульсно-доплеровской РЛС истребителя-лидера на основе переданной информации о направлении полета каждого истребителя группы и секторах обзора основного лепестка диаграммы направленности их антенн;

G_ij - коэффициент направленного действия по боковым лепесткам ДНА i-го приемника в направлении на j-й передатчик;

- коэффициент ослабления воздействия помехи при i≠j, за счет несовпадения ориентации главного лепестка ДНА j-го передатчика импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции с направлением главного лепестка ДНА i-го приемника импульсно-доплеровской БРЛС, вычисляемый в БВС импульсно-доплеровской РЛС истребителя-лидера на основе переданной информации о направлении полета каждого истребителя группы и секторах обзора основного лепестка диаграммы направленности их антенн;

G_ji - коэффициент направленного действия по боковым лепесткам ДНА j-го передатчика в направлении на i-й приемник;

k₃ - коэффициент ослабления воздействия помехи в антенно-фидерном устройстве i-го приемника, обусловленный расстройкой частот i-го приемника и j-го передатчика импульсно-доплеровских БРЛС при i≠j;

k₄=(r₀/r_ij)² - коэффициент ослабления воздействия помехи за счет пространственного разноса;

r_ij - расстояние между i-м приемником и j-м передатчиком импульсно-доплеровских БРЛС при i≠j,

- ослабление помехи при i≠j при совпадении ориентации главного лепестка диаграммы направленности антенн i-го приемника и j-го передатчика импульсно-доплеровских БРЛС;

L_p=exp(-0,6Δf/f_iz)-1 - безразмерный коэффициент, учитывающий при i≠j частотную расстройку i-го приемника и j-го передатчика импульсно-доплеровских БРЛС;

Δf=|f_jz-f_iw| - частотный разнос при i≠j между рабочими частотами i-го приемника и j-го передатчика импульсно-доплеровских БРЛС;

β_i=1,4 - постоянный коэффициент, характеризующий потери в фидере i-го приемника;

h=0…1 - коэффициент, характеризующий тип анализируемой антенны.

Вычисляется суммарная мощность помехи, создаваемая всеми j-ми передатчиками импульсно-доплеровских БРЛС их системы на входе каждого i-го приемника импульсно-доплеровской БРЛС, как

вычисленные значения суммарной мощности помехи P_iΣw сравниваются с допустимыми значениями мощности на входе соответствующих приемников Р_допi. При выполнении условия

принимается решение об обеспечении ЭМС, данной импульсно-доплеровской БРЛС, в противном случае - о ее необеспечении. Из всех возможных комбинаций выбирается комбинация расположения истребителей в области BED и соотношения частот f_iw и f_jz их импульсно-доплеровских БРЛС, при которых для всех приемников импульсно-доплеровских БРЛС группы истребителей выполняется условие (5), данная комбинация принимается за комбинацию, в которой обеспечивается ЭМС системы импульсно-доплеровских БРЛС группы истребителей, в соответствии с ней каждой импульсно-доплеровской БРЛС системы назначаются требуемые рабочие частоты f_iт и номера подобластей t в области пространства BED. Информация о f_iт и номерах подобластей t в области пространства BED по каналам обмена информации из БВС импульсно-доплеровской РЛС истребителя-лидера передается на все БВС импульсно-доплеровских радиолокационных станций истребителей группы. В каждой импульсно-доплеровской БРЛС их системы осуществляется перестройка текущей рабочей частоты на ее требуемое значение f_iт и формируются рекомендации летчику каждого истребителя группы в виде порядковых номеров подобластей t, в которой необходимо находиться каждому истребителю группы для обеспечения ЭМС при функционировании всех импульсно-доплеровских БРЛС их системы.

При постановке противником активных помех импульсно-доплеровским БРЛС их системы на частотах f_u, , где U - общее количество частот помеховых сигналов, информация с каждой подавленной импульсно-доплеровской БРЛС в виде значений, запрещенных для расчетов частот f_u, передается по каналам обмена информации в БВС импульсно-доплеровской БРЛС истребителя-лидера, где в соответствии с выражениями (1)-(4) и с учетом информации о запрещенных частотах f_u вычисляются частоты f_iт и подобласти t для обеспечения ЭМС всех импульсно-доплеровских БРЛС их системы при постановке противником активных помех.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, является:

1. Работа каждого j-го передатчика импульсно-доплеровской БРЛС каждого истребителя группы на различных z рабочих частотах f_jz зондирующего сигнала, а также каждого i-го приемника импульсно-доплеровской БРЛС на различных w рабочих частотах f_iw, причем при i=j принимается z=w, в противном случае - z≠w,

2. Передача с каждого истребителя на БВС истребителя-лидера информации о направлении его полета , секторе α обзора основным лепестком диаграммы направленности антенны его импульсно-доплеровской БРЛС и значении ее рабочей частоты.

3. В БВС импульсно-доплеровской БРЛС истребителя-лидера область пространства BED, ограниченная в глубину размером В, по фронту размером Е и по высоте размером D, разбивается на подобласти bed возможного нахождения каждого истребителя группы, где каждая сторона b, е, d определяется соответственно, как b=B/N, e=E/N, d=D/N, а также нумерация полученных подобластей 1,…,t,…,Т.

4. Для каждой комбинации из общего их количества А нахождения истребителей группы в области BED и каждой комбинации рабочих частот передатчика f_jz и приемника f_iw каждой импульсно-доплеровской БРЛС вычисление суммарной мощности помехи, создаваемой всеми j-ми передатчиками импульсно-доплеровских БРЛС их системы на входе каждого i-го приемника импульсно-доплеровской БРЛС в соответствии с выражениями (1)-(4) и принятие решение о ЭМС данной БРЛС в соответствии с выражением (5).

5. Выбор комбинации, в которой для всех БРЛС выполняется условие (5) и принятие ее за комбинацию, в которой обеспечивается ЭМС системы импульсно-доплеровских БРЛС группы истребителей.

6. В соответствии с выбранной комбинацией формирование на истребителе-лидере информации о f_iт и номерах подобластей t в области пространства BED и передача данной информации на остальные истребители группы.

7. В каждой импульсно-доплеровской БРЛС системы, с учетом переданной информации, осуществляется перестройка текущей рабочей частоты на ее требуемое значение f_iт и формируются рекомендации летчику каждого истребителя группы в виде порядковых номеров подобластей t, в которой необходимо находиться каждому истребителю группы для обеспечения ЭМС при функционировании всех импульсно-доплеровских БРЛС их системы.

8. При постановке противником активных помех импульсно-доплеровским БРЛС их системы на частотах f_u, информация с каждой подавленной импульсно-доплеровской БРЛС в виде значений запрещенных для расчетов частот f_u передается по каналам обмена информации в БВС импульсно-доплеровской БРЛС истребителя-лидера, где в соответствии с выражениями (1)-(5) и с учетом информации о запрещенных частотах f_u вычисляются частоты f_iт и подобласти t для обеспечения ЭМС всех импульсно-доплеровских БРЛС их системы при постановке противником активных помех.

Данные признаки обладают существенными отличиями, так как в известных способах не обнаружены.

Применение новых признаков, в совокупности с известными, позволит обеспечить ЭМС системы импульсно-доплеровских БРЛС группы истребителей при работе их на излучение в условиях возможной постановки противником активных помех.

Способ функционирования системы импульсно-доплеровских бортовых радиолокационных станций при групповых действиях истребителей реализуется следующим образом.

Для определенности примем количество истребителей в группе равно четырем (N=4), то есть система БРЛС также состоит из четырех БРЛС (БРЛС1, БРЛС2, БРЛС3, БРЛС4), количество самолетов противника, оснащенных станциями активных помех равно двум, т.е. одновременно могут быть поставлены помехи на двух несущих частотах, двум БРЛС.

На рисунке 1 приведена тактическая ситуация, соответствующая работе системы из четырех БРЛС истребителей, летящих в определенном боевом порядке, причем область пространства их возможного нахождения ограничена в глубину размером В, по фронту размером Е и по высоте размером D, на рисунке 2 - система из четырех БРЛС четырех истребителей группы.

С помощью задающих генераторов (ЗГ) 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 (рисунок 2),каждый из которых может работать на z рабочих частотах, модуляторов (М) 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 и синхронизаторов (С) 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 каждой из четырех БРЛС (БРЛС1, БРЛС2, БРЛС3, БРЛС4) формируются высокочастотные последовательности зондирующих импульсов, которые усиливаются в усилителях мощностей высокой частоты (УМВЧ) 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 и через антенные переключатели (АП) 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 антенны (А) 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, управляемые системами управления антенн (СУА) 15.1, 15.2, 15.3, 15.4, излучаются в направлении двух самолетов противника, оснащенных станциями активных помех.

Отраженные от самолетов противника сигналы принимаются антеннами 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 и через антенные переключатели 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 поступают в приемники БРЛС1, БРЛС2, БРЛС3, БРЛС4, каждый из которых функционирует на различных w рабочих частотах f_iw, в которых усиливаются в усилителях 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 высокой частоты (УВЧ), преобразуются в трактах 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 преобразования на промежуточные частоты (ТПГГЧ), селектируются по дальности в селекторах 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 дальности (СД) с помощью селекторных импульсов, поступающих на их вход с выхода синхронизаторов 3.1, 3.2, 3.3, 3.4. В преобразователях (Пр) 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 соответственно БРЛС1, БРЛС2, БРЛС3, БРЛС4, на входы которых поступают значения углов ориентации диаграмм направленности антенн в вертикальной и горизонтальной плоскостях с выходов угломерных каналов (на схеме не показаны) и значения собственных скоростей носителей БРЛС с выходов навигационных комплексов (на схеме не показаны), которые в БРЛС2, БРЛС3, БРЛС4 также поступают на аппаратуру передачи данных (АПД) 14.2, 14.3, 14.4, осуществляется селекция сигналов по доплеровским частотам. В преобразователях (Пр) 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 соответственно БРЛС1, БРЛС2, БРЛС3, БРЛС4 сигналы из аналоговой формы преобразуется в цифровую форму, которые поступают на входы блоков быстрого преобразования Фурье (БПФ) 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 где осуществляется их спектральный анализ, и с их выходов - на индикаторы соответствующих БРЛС. Истребителем-лидером назначается первый истребитель с его БРЛС1, в состав которой входит вычислитель (ВЧ) 13.1. С БРЛС2, БРЛС3, БРЛС4, второго, третьего и четвертого истребителей, через аппаратуру передачи данных 14.2, 14.3, 14.4 по каналам обмена информации через аппаратуру передачи данных 14.1 БРЛС1 на вычислитель 13.1 истребителя-лидера передается информация о направлении их полета , секторах а обзора основным лепестком диаграммы направленности антенн их импульсно-доплеровских РЛС (рисунок 1), значения их рабочих частот.

В вычислителе 13.1 БВС импульсно-доплеровской БРЛС истребителя-лидера область пространства BED (рисунок 1), ограниченная в глубину размером В, по фронту размером Е и по высоте размером D, разбивается на подобласти bed возможного нахождения каждого истребителя группы, где каждая сторона b, е, d определяется соответственно, как b=B/N, e=E/N, d=D/N, полученные подобласти нумеруются 1,…,t,…,T, с учетом возможного нахождения в каждой подобласти bed только одного истребителя группы рассчитывается число возможных комбинаций нахождения истребителей группы в области пространства BED в соответствии с выражением (1), для каждой комбинации из общего их количества А нахождения истребителей группы в области BED и каждой комбинации рабочих частот передатчика f_jz и приемника f_iw каждой импульсно-доплеровской БРЛС на входе i-го приемника вычисляется в соответствии с выражением (2) значение мощности P_ijw непреднамеренной помехи, создаваемой каждым j-м передатчиком каждой импульсно-доплеровской БРЛС, кроме i=j, вычисляется в соответствии с выражением (4) суммарная мощность помехи, создаваемая всеми j-ми передатчиками импульсно-доплеровских БРЛС их системы на входе каждого i-го приемника импульсно-доплеровской БРЛС, полученные значения которых сравниваются с допустимыми значениями мощности на входе соответствующих приемников Р_допi, в соответствии с условием (5). При выполнении условия (5) принимается решение об обеспечении ЭМС, данной импульсно-доплеровской БРЛС, в противном случае - о ее не обеспечении. Далее из всех возможных комбинаций выбирается комбинация расположения истребителей в области BED и соотношения частот f_iw и f_jz их импульсно-доплеровских БРЛС, при которых для всех приемников импульсно-доплеровских БРЛС группы истребителей выполняется условие (5). Данная комбинация принимается за комбинацию, в которой обеспечивается ЭМС системы импульсно-доплеровских БРЛС группы истребителей, в соответствии с ней в вычислителе 13.1 БРЛС1 каждой импульсно-доплеровской БРЛС системы назначаются требуемые рабочие частоты f_iт и номера подобластей t в области пространства BED, которые поступают в аппаратуру передачи данных 14.1 и далее по каналу обмена информации на аппаратуры передачи данных всех истребителей группы 14.2, 14.3, 14.4.

В импульсно-доплеровских БРЛС1, БРЛС2, БРЛС3, БРЛС4 их системы с выходов соответственно аппаратур передачи данных 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 на вход соответственно задающих генераторов 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 поступает информация о f_iт и, в соответствии с данной информацией осуществляется перестройка текущей рабочей частоты задающих генераторов на их требуемые для обеспечения ЭМС значения, дополнительно с выходов аппаратур передачи данных 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 на индикатор поступают рекомендации летчику каждого истребителя группы в виде порядковых номеров подобластей t, в которой необходимо находиться каждому истребителю группы для обеспечения ЭМС при функционировании всех импульсно-доплеровских БРЛС их системы.

При постановке противником активных помех импульсно-доплеровским БРЛС2, БРЛС4 их системы на частотах f_u, , где U=2 - общее количество частот помеховых сигналов, информация о их рабочих (помеховых) частотах с аппаратур передачи данных 14.2, 14.4 поступающая на них с задающих генераторов 1.2, 1.4 соответственно БРЛС2, БРЛС4 в виде значений запрещенных для расчетов частот f_u передается по каналам обмена информации через аппаратуру передачи данных 14.1 в вычислитель 13.1 импульсно-доплеровской БРЛС1 истребителя-лидера, где в соответствии с выражениями (1)-(5) и с учетом информации о запрещенных частотах f_u вычисляются частоты f_iт и подобласти t для обеспечения ЭМС всех импульсно-доплеровских БРЛС их системы при постановке противником активных помех.

Таким образом, предлагаемый способ позволит обеспечить ЭМС системы импульсно-доплеровских БРЛС группы истребителей при работе их на излучение в условиях постановки противником активных помех.

Источники информации

1. Авиационные радиолокационные комплексы и системы: учебник для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС / П.И. Дудник, Г.С. Кондратенков, Б.Г. Татарский, А.Р. Ильчук, А.А. Герасимов. Под ред. П.И. Дудника. - М.: изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006, страницы 639-641, рисунок 12.39 (аналог).

2. Закомолдин Д.В., Богданов А.В., Голубенко В.А., Кочетов И.В., Акимов С.И. Способ функционирования системы импульсно-доплеровских бортовых радиолокационных станций при групповых действиях истребителей. Патент на изобретение №2728280, 2020 г. (прототип).

3. Теория и методы оценки электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств / Ю.А. Феоктистов, В.В. Матасов, Л.И. Батурин, В.И. Селезнев; Под ред. Ю.А. Феоктистова. - М.: Радио и связь, 1988. - 216 с.