Способ формирования зоны обзора пространства в радиолокационной станции с электронным управлением лучом

Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиолокационным системам, осуществляющим обзор пространства радиолокационными станциями с электронным управлением лучом. Техническим результатом является достижение возможности расширения зоны обзора пространства. Способ основан на изменении фазового распределения в апертуре антенны радиолокационной станции путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ сигнала в каждом излучателе антенны. Для достижения возможности расширения зоны обзора РЛС за пределы сектора сканирования антенну радиолокационной станции устанавливают на поворотное устройство таким образом, что нормаль к апертуре антенны образует с осью вращения поворотного устройства угол α>0° и осуществляют вращение антенны вокруг его оси на угол β, изменяющийся в пределах от 0 до 360° так, что нормаль к апертуре антенны описывает конус с углом при вершине, равный 2α. Производят изменение фазового распределения в апертуре антенны с учетом величины угла α и изменения положения поворотного устройства относительно первоначального угла β, формируют зону электронного сканирования, а суммируя зоны обзора, полученные при вращении антенны на поворотном устройстве и при ее электронном сканировании, образуют полную зону обзора радиолокационной станции. 2 ил.

 

Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиолокационным системам, осуществляющим обзор пространства радиолокационными станциями с электронным управлением лучом.

Известен «Способ наблюдения за поверхностью на базе бортовой РЛС» (RU 2249832 С1, опубл. 10.04.2005 г., H01Q 21/00), заключающийся в формировании матрицы радиолокационного изображения поверхности в режиме реального луча с электронным сканированием и с быстрым электронным переключением (смещением) луча РЛС по азимуту на величину n-части ширины диаграммы направленности и обработки полученных при каждом положении луча амплитуд отраженных сигналов, при этом амплитуды отраженных сигналов на выходе суммарного канала РЛС у₁, у₂,…у_n, полученных при n первых положениях луча РЛС в данном I-м элементе разрешения по дальности, суммируют с весами h₁, h₂,…h_n и оценивают амплитуду x_n отраженного сигнала, n части ширины диаграммы направленности при первом положении луча, кроме того, при последующих смещениях луча на n-ю часть диаграммы направленности амплитуды отраженных сигналов, полученные при последующих положениях луча, суммируют с теми же весами и оценивают параметры x_n+1, x_n+2,… x_N. Затем оценки A(i,j)=х^ j амплитуд X_j (j=n, n+1,…, N), найденные независимо в каждом i-м (I=1,2,…,m) элементе разрешения по дальности, располагают в m строк и N-n+1 столбцов и тем самым формируют матрицу радиолокационного изображения поверхности.

Известен также «Способ повышения разрешающей способности радиолокационной станции по дальности и азимуту» (RU 2287879 С2, опубл. 20.07.2006 г., H01Q 21/00). Заключающийся в формировании матрицы радиолокационного изображения в режиме реального луча с электронным сканированием и с последовательным смещением луча РЛС по азимуту на величину n-й части ширины диаграммы направленности, которая равна элементу повышения разрешения по азимуту, и с последовательным смещением длины стробов дальности на m-ю часть, которая равна элементу повышения разрешения по дальности. Далее по полученным данным производят обработку раздельно для азимута и раздельно для дальности по аналогичному алгоритму, отличающемуся только весовыми коэффициентами, при этом по отсчетам сигнала, пронумерованного в порядке смещения положений диаграммы направленности, выполняют преобразование Фурье и последующее обратное преобразование с нахождением элементов более высокого разрешения выделяемого объекта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу формирования зоны обзора пространства в радиолокационной станции с электронным управлением лучом является (Проектирование фазированных антенных решеток /Под ред. докт. техн. наук, проф. Д.И.Воскресенского. Радиотехника, М.: 2003, стр 18-22.) способ электрического сканирования в антенных решетках, основанный на управлении фазовым распределением, коммутации элементов излучающей части антенной решетки.

Недостатками известных способов является ограниченность зоны обзора РЛС сектором сканирования фазированной антенной решетки (ФАР), величина которого на практике не превышает ±(45÷60)°.

Техническим результатом предлагаемого способа является достижение возможности расширения зоны обзора РЛС за пределы сектора сканирования ФАР.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что способ формирования зоны обзора пространства в радиолокационной станции с электронным управлением лучом основан на изменении фазового распределения в апертуре антенны радиолокационной станции путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ сигнала в каждом излучателе антенны.

Новым в заявляемом способе является то, что антенну радиолокационной станции устанавливают на поворотное устройство таким образом, что нормаль к апертуре антенны образует с осью вращения поворотного устройства угол α>0° и осуществляют вращение антенны вокруг его оси на угол β, изменяющийся в пределах от 0 до 360° так, что нормаль к апертуре антенны описывает конус с углом при вершине, равный 2α, а также производят изменение фазового распределения в апертуре антенны с учетом величины угла α и изменения положения поворотного устройства относительно первоначального угла β, формируют зону электронного сканирования, а суммируя зоны обзора, полученные при вращении антенны на поворотном устройстве и при ее электронном сканировании, образуют полную зону обзора радиолокационной станции,

где α угол между осью вращения поворотного устройства и нормалью к апертуре антенны;

β - текущий угол поворота вокруг оси поворотного устройства.

На фиг1. изображен пример установки антенны на поворотном устройстве, где 1 - фазированная антенная решетка, 2 - поворотное устройство.

На фиг.2 изображена полная зона обзора РЛС.

Формирование зоны обзора по предлагаемому способу осуществляют следующим образом:

- изменяют фазовое распределение в апертуре антенны радиолокационной станции путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ сигнала в каждом излучателе антенны;

- устанавливают фазированную антенную решетку (ФАР) РЛС на поворотном устройстве так, что нормаль к апертуре антенны образует с осью вращения поворотного устройства угол α>0° (например, примем, что в начальном состоянии нормаль к апертуре антенны отклонена от оси вращения на угол α строго в азимутальной плоскости), и производят изменение фазового распределения в апертуре антенны с учетом угла α, осуществляя тем самым электрическое сканирование луча в собственной зоне сканирования ФАР относительно данного положения ее нормали;

- затем осуществляют поворот ФАР на угол β (по или против часовой стрелки) и производят изменение фазового распределения в апертуре ФАР, но с учетом углов α и β, осуществляя электронное сканирование при той же зоне сканирования ФАР, но уже относительно нового положения нормали к апертуре ФАР;

- путем последовательного поворота ФАР РЛС вокруг оси вращения поворотного устройства от β=0° до β=360° осуществляют полный поворот нормали к апертуре антенны, образуя конус с углом при вершине, равным 2α, и формируя тем самым механическую зону обзора;

- поскольку вокруг каждого положения нормали к апертуре ФАР сохраняется зона электронного сканирования, полную зону обзора формируют путем сложения зон механического и электронного сканирования.

В результате полная зона обзора может быть существенно увеличена относительно исходной зоны электронного сканирования.

Способ формирования зоны обзора пространства в радиолокационной станции с электронным управлением лучом, основанный на изменении фазового распределения в апертуре антенны радиолокационной станции путем электронного управления фазовым сдвигом СВЧ сигнала в каждом излучателе антенны, отличающийся тем, что антенну радиолокационной станции устанавливают на поворотное устройство таким образом, что нормаль к апертуре антенны образует с осью вращения поворотного устройства угол α>0° и осуществляют вращение антенны вокруг его оси на угол β, изменяющийся в пределах от 0 до 360° так, что нормаль к апертуре антенны описывает конус с углом при вершине, равным 2α, формируя механическую зону обзора, а также производят изменение фазового распределения в апертуре антенны с учетом величины угла α и изменения положения поворотного устройства относительно первоначального угла β, формируют зону электронного сканирования, а суммируя зоны обзора, полученные при вращении антенны на поворотном устройстве и при ее электронном сканировании, образуют полную зону обзора радиолокационной станции, где
α - угол между осью вращения поворотного устройства и нормалью к апертуре антенны;
β - текущий угол поворота вокруг оси поворотного устройства.