Информативные особенности РЛС

Роль и место РЛС в управлении воздушным движением

Лекция 1

Бортовые РТС позволяют решать самые разнообразные задачи, связанные с управлением полетом и посадкой ЛА путем предоставления пилоту или БПНК информации о координатах и скоростях движения ЛА относительно определенных ориентиров. В качестве таких ориентиров могут выступать земная поверхность, наземные объекты с известными координатами, какая-либо точка (например ВПП) и др. Объектом информации является также метеообразования – облака, грозовые фронты и т.д.

Одним из наиболее информативных РТС, являются БРЛС. По правилам между народной организации ГА ПКАО летать с непсиравным бороговым радиолокаторам запрещается. БРЛС относятся к классу автономных РТС.

Круг задач решаемых радиолокатором следующий:

1. получение данных о наземной навигационной обстановке, т.е. картину трассы, по которой летит самолет (одновременно эти данные являются поточником навигационной информации);

2. получение информации о воздушной обстановке, в первую очередь о метеобстановке, окружающей самолет;

3. получение информации об опасных с точки зрения столкновений объектах;

4. получение информации о характере встречных целей;

5. получение информации о навигационных параметрах полета;

6. решение задачи предупреждения столкновения;

7. опознавание (государственной) принадлежности самолета и получение дополнительных данных для УВД;

8. осуществление разведки земной поверхности, льдов, полезных ископаемых.

Наиболее характерными особенностями БРЛС являются:

1. Их автономность, независимость от других РЭС.

2. Практическая независимость от метеорологических условий, времени суток и времени года.

3. Воспроизведение обстановки на экране индикатора, изображение на котором хорошо воспринимается человеком.

4. Получаемая информация объективна, так как получается без участия человека.

5. Быстрота выдачи информации, которая существенно выше инерционной способности зрения человека или эволюционной способности исследуемых объектов.

6. Колоссальный объем выдаваемой информации, равный количеству разрешаемых элементов объема исследования.

7. Высокая разрешающая способность и высокая точность измерения координат. Потенциальные возможности измерения координат весьма велики и физически сверху пока не ограничены.

Классификация РЛС

Классификацию БРЛС можно производить по различным направлениям, например, по дальности, месту установки, сектору обзора, назначению и т.д. Но основное при классификации это круг решаемых задач. В зависимости от круга решаемых задач в соответствии с ГОСТ метеонавигационные РЛС подразделяются на три класса:

I класс – комбинированные РЛС км для установки на сверхзвуковых, магистральных самолетах и на международных линиях.

II класс – РЛС с км для самолетов, летающих на расстояние до 5000 км, для установки на средних и ближних магистральных самолетах, а также на тяжелых и средних самолетах МВЛ.

III класс – РЛС с км для установки мелких самолетах МВЛ.

БРЛС, применяемые на ЛА, можно разделить на несколько типов.

РЛС обзора земли (РОЗ) – работает в режиме кругового обзора окружающего пространства. Она отличается наличием узкой ДНА в горизонтальной плоскости, имеет широкую (до 80⁰) ДНА в вертикальной плоскости. Они обладают хорошей разрешающей способностью по и и дает информацию о местности, над которой пролетает ЛА, и о метеообстановке.

ДНА в вертикальной плоскости имеет форму, что позволяет получать на выходе РЛС (входе) сигналы примерно одинаковой интенсивности от целей, удаленных на различные расстояния.

РЛС ОЗ снабжается визуальным индикатором КО. Разведка луча на экране индикатора повторяет траекторию зондирующего импульса. РЛС такого типа не обладает разрешающей способностью по и поэтому не позволяют измерять высоту объектов. В горизонтальной плоскости ДНА узкая и составляет величину . В процессе обзора ДНА поворачивается в горизонтальной плоскости на 360⁰ (РОЗ-1) и в соответствии с этим используют ИКО.

В настоящее время переходят об режима КО к секторному обзору, а ДНА периодически перемещается («качается») в передней полусфере. Это позволяет увеличить потенциал станции, т.е. D_max, путем увеличения количества импульсов в пачке.

РЛС предупреждения столкновений РПС имеют остронаправленную (игольчатую) ДНА. Это позволяет различать цели по высотам, но не дает достаточной информации о земной поверхности. Как правило, БРЛС этого типа ведут обзор только в передней полусфере, ограниченной по , а по углу места . Оконченными устройствами является И Секторного О (ИСО).

Комбинированные РЛС. В настоящее время основное применение нашли БРЛС, которые могут быть классифицированы как комбинированные. В них реализуются достоинства обоих типов РЛС, приведенные выше, применяются два режима работы - обзор земли и предупреждение столкновений. В вертикальной плоскости форма ДНА изменяется и может быть или игольчатая. В горизонтальной плоскости ДНА игольчатая. Таким образом они обладают достоинствами обоих типов РЛС. Зона обзора, как правило, ограничивается передней полусферой.

БРЛС получили название метеонавигационных станций. Они предназначаются для навигационного обзора земной поверхности: опасных гидрометеорологических образований, определения условного положения и дальности целей, а также для измерения способа и коррекции текущих координат места самолета.

РЛС бокового обзора. Ограниченные размеры БРЛС не позволяют получить высокого разрешающей способности по углу (). Следствием этого является довольно низкое качество изображения земной поверхности. При решении специфических задач (ледовая разведка, картографирование местности и др.) низкая () разрешающая способность является существенным представлением для получения необходимого объема информации.

Для решения этих задач используют специальный шаг РЛС – РЛС бокового обзора. Антенна РЛС неподвижна и располагается вдоль фюзеляжа ЛА, что при соответствующей обработке сигнала позволяет существенно снизить ширину ДНА (увеличить длину синтезированной апертуры), вследсвтвии чего разрешающая способность за счет накопления информации и использования эффекта Доплера.

БРЛС с активным ответом (РЛ маяки ответчики). Бортовые РЛ ответчики устанавливаются на борту ЛА и работают при поступлении запросного сигнала. Единая система обмена информацией устанавливается на основе РЛ с активным ответом (вторичные РЛ).

РЛС с активным ответом имеют три основных преимущества перед другими РЛ системами: обладают >D_max при одном и том же энергетическом потенциале, позволяют по РЛ каналу передавать дополнительную информацию, которая вводится в виде когда в сигнал ответчика, а также обладает высокой помехозащищенностью.

РЛС с непрерывным излучением. РЛС с непрерывным излучением широко используют для получения информации о высоте и скорости полета ЛА. К этому классу относятся разновысотомеры с непрерывным излучением ЧМ сигнала, а также многолучевые РЛС с узкими ДНА, излучающие непрерывный немодулированный сигнал, из которого извлекается информация о горизонтальной составляющей путевой скорости относительно земли, т.е. угле между горизонтальной проекцией оси самолета и вектором путевой скорости.

РЛС предупреждения столкновений (СПС). Приведенное деление РЛС по типу довольно условно и может претерпевать изменение по мере появления первых типов радиосистем.

Обобщенная структурная схема БРЛС

Построение БРЛС основано на следующих методах получения информации о координатах цели:

1. непрерывный сигнал неудобен неоднозначностью отсчета фазы при измерении дальности . Непрерывный сигнал удобен для измерения угловых координат и скорости движения. Отраженный сигнал имеет доплеровский сдвиг частоты: ,

где - частота излучаемого сигнала.

Структурная схема РЛС, использующая этот метод на рисунке,

где .

Недостаток, связанный с трудностями в измерении дальности может быть устранен путем использования модуляции излучаемого сигнала:

а) по амплитуде, и выделении информации о фазе огибающей D не однозначностью отсчета дальности:

б) по частоте, когда получаем много класс РЛС с ЧМ сигналом.

2. Непрерывный ЧМ сигнал генерируется передатчиком, а принимается сигнал задержанный на . На рисунке приведена эпюра частоты излучения и отображение сигнала, где - девиация частоты излучаемого ЧМ сигнала, - период модуляции.

В приемнике выделяется разность частот:

пропорциональная дальность до цели.

Каждому значению расстояния D_П соответствуют своя разностная частота.

Метод обладает высокой разрешающей способностью.

Лекция 2

Описанные методы определяют обобщенную структурную схему БРЛС. Структурная схема РЛС с непрерывным излучением приведена на рисунке

Индикатором может быть любое устройство – переходное устройство для введения в ЭВМ, визуальный индикатор, стрелочный или цифровой прямо показывающий измерительный прибор. Перед этим РЛС не ставится задача разрешения по дальности и поэтому антенны неподвижны.

Импульсный сигнал (метод) нашел наиболее широкой применение в БРЛС. Генератор СВЧ излучает короткие импульсы и с периодом Т_П.

Структурная схема импульсной РЛС приведена на рисунке

Синхронизатор и модулятор могут быть совмещены, приемник может быть супергетерогенного типа и прямого усиления.

Синхронизаторы могут быть различных типов:

1. Синхронизаторы, обеспечивающие запуск П_РД.

2. Синхронизаторы запускающиеся импульсом модулятора ГСВЧ с частотой бортовой сети 400 Гц.

Синхронизаторы служат также для синхронизации работы элементов БРЛС выработки меток дальности и подсветки прямого хода луча индикатора.

Модуляторы формируют пусковые импульсы по форме длительности, частоте повторений и мощности (Р). Может быть использован подмодулятор, формирующий импульсы по и Т_П, по форме, а далее модулятор по мощности.

Модуляторы могут быть двух видов:

- с коммутирующими электронными приборами (вакуумная лампа, тиратрон, тиристор, транзистор;

- с коммутирующими нелинейными индуктивностями.

В качестве ГСВЧ используются магнетроны, платинотроны, маячковые лампы (в СОМ), клистроны и т.д., ЛПД, ДПЭ…

ППП – переключатель прием-передача обеспечивает развязку приемника и передатчика и осуществляет:

1. прохождение сигнала Р от П_РД только в антенну;

2. не пропускает сигнал П_РД в П_РМ;

3. обеспечивает работы одной антенны на прием и передачу;

4. развязывает СВЧ генератор от изменяющейся нагрузки, что служит стабильности ГСВЧ.

Антенное устройство формирует заданную ДНА и ее перемещение в заданной зоне. Как правило используются параболические отражатели с излучателем, находящимся в фокусе антенны. Антенна имеет систему гиростабилизации поддерживающую плоскость установки антенны в неподвижном относительно земли состоянии.

В качестве конечного устройства может использоваться визуальный индикатор, дешифратор или устройство передачи данных в БВМ. Если потребителем информации (У) является человек, то У воспроизводится на визуальном индикаторе. Основным элементом ИУ является ЭЛТ с яркостной индикацией. Развертка луча на ЭЛТ является моделью перемещения зондирующего импульса в пространстве. Поэтому от антенны (ее положения) имеется обратная связь в (индикатор) схему формирования развертки. Одной из важных характеристик импульсных РЛС с визуальной индикацией является масштаб изображения

,

где - длина развертки на экране ЭЛТ;

- дальность воспроизводимая по длине .

Дата добавления: 2014-01-11