 |
Вторичные радиолокаторы управления воздушным движением.
|
|
|
|
Аэродромные РЛС воздушного пространства.
3.1 Аэродромная РЛС ДРЛ-7СМ
Приёмное устройство первичного канала
Основной особенностью приёмного устройства является наличие в его составе средств защиты от пассивных помех, использующих СДЦ.
Приёмное устройство Рис.3.1 состоит из усилителя высокой частоты, блока приёмника, фазового блока, компенсатора на кварцевых линиях, блока памяти и очистки.
 |
Рис. 3.1 Структурная схема приемного канала.
На этом рисунке: БПО – блок памяти и очистки; К – компенсатор; ФБ – фазовый блок; БТЗ – блок трансляции и запуска.
. Приёмное устройство вторичного канала
Приёмник Рис.3.2 осуществляет приём сигналов самолётного ответчика. Он работает на одной из трёх фиксированных частот.
 |
ВУ – видеоусилитель; КГ – кварцевый генератор; АОК – антенна основного канала; АКП – антенна канала подавления; Ат – аттенюатор.
Рис.3.2 Структурная схема наземного приёмника ответных сигналов.
Вследствие наличия боковых лепестков ДН антенн наземной и бортовой аппаратуры, на ИКО от одного ВС появляется ряд ложных отметок. Эти ложные отметки создают многозначность отсчёта азимута и создают помехи, мешающие определению координат.
Для устранения недостатков приёмник строится по двухканальной схеме, включающей основной канал и канал подавления боковых лепестков. Основной канал принимает сигнал ответчика, а канал подавления – сигналы боковых лепестков основной антенны. Рассмотрим принцип подавления приёма от боковых лепестков. Сигналы, принятые по двум каналам, усиливаются, преобразуются в сигналы промежуточной частоты и детектируются. После детектирования на выходе ОК появляется положительный импульс, а на выходе КП – отрицательный, как это показано в таблице 3.1.
|
|
|
Таблица 3.1
| в направлении главного лепестка | в направлении боковых лепестков | |||
| ОК | 
|
| ||
| КП | 
|
| ||
| Суммарный |
|
| ||
3 Посадочные радиолокационные станции
 |
ГОИ – генератор основных импульсов.
Рис. 3.3. Структурная схема формирования трёх временных чередующихся интервалов повторения.
Вторичные радиолокаторы управления воздушным движением.
 | |||
 | |||
линия передачи Ответчик
данных Запросчик
где И – индикатор, ДШ – дешифратор, Ш – шифратор, АД и О – аппаратура декодирования и обработки
Рис. 4.1 Состав системы ВРЛ.
Таблица 4.1
| Режим работы | Код запроса | Интервал м/у Р1 и Р3, мкс | Информационное содержание сигналов, передаваемых ответчиком |
| УВД | 3К1 | 9,4  0,2
| Индивидуальный номер ЛА(информац. слово №1) |
| 3К2 | 14,0 0,2
| Высота полета и запас топлива (информац. слово №2) | |
| 3К3 | 23,0 0,2
| Вектор путевой скорости (информац. слово№3) | |
| 3К4 | 19,0 0,2
| Только сигналы координатной отметки | |
| RBS | А С D | 8,0 0,2
21,0 0,2
25,0 0,2
| Код опознавания ЛА Высота полета Резервный режим |
Тактико-технические характеристики самолетных ответчиков приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.2.
| Показатель | СОМ-64 | СОМ-72М | SSR-2700 (Великобри- тания) | TRA-63A (США) |
| Число частот запроса Число частот ответа Количество используемых ответных кодов Состав передаваемой информации: Бортовой номер (режим УВД) Бортовой номер (режим RBS) Высота полета (режим УВД), м Высота полета (режим RBS),ф Запас топлива, градации Вектор скорости, курс, бит Команды БСПС, число Допустимая погрешность измерения дальности, м Избирательность по запросным кодам, мкс Наработка на отказ, ч Масса комплекта, кг | 500-300000 300-100000 - - ±2 30,0 | 500-300000 300-100000 ±1 18,0 | - - 300-100000 - - - ±1 4,6 | - - 300-100000 - - - ±1 5,45 |
4.1 Состав ВРЛ
|
|
|
Структурная схема ВРЛ «Корень АС» показана на Рис. 4.2
Рис. 4.2 Структурная схема ВРЛ «Корень АС».
4.2 Антенно-фидерная система ВРЛ
В приемном устройстве ВРЛ может возникать целый ряд помех. Наиболее существенные из них следующие:
1. Синхронные помехи, образующиеся при запросе данным запросчиком нескольких ответчиков одновременно и при одновременном приеме ответов нескольких ответчиков на запрос данного запросчика как по основному, так и по боковым лепесткам ДНА.
2. Несинхронные помехи, влияние которых проявляется при наличии нескольких запросчиков в одной зоне. Если ВС находится в области, перекрываемой несколькими наземными запросчиками, то ответы любому из них, попадая по боковым лепесткам на вход других ВРЛ, могут привести к возникновению ошибок определения азимута.
Синхронные и несинхронные помехи часто объединяются общим названием – внутрисистемные помехи. Уровень внутрисистемных помех растет с ростом интенсивности воздушного движения.
3. Многолучевое распространение сигнала ВРЛ по каналу “Земля-борт-земля”, связанное с переотражением от земли или от различных отражающих объектов. Если угол в горизонтальной плоскости между прямым и переотраженным сигналом достаточно велик, то многолучевое распространение может привести к возникновению ложных отметок целей самолетов.
4.7 Перспективные системы вторичной радиолокации
В настоящее время основным базовым отечественным вторичным радиолокатором являются ВРЛ типа «Корень» и его модификации. ВРЛ типа «Корень» относится к локаторам с неселективным запросом, то есть локатор запрашивает и получает ответы со всех летательных аппаратов, попадающих в главный лепесток диаграммы направленности вращающейся в азимутальной плоскости антенны. В таблице 4.3 приведены для сравнения технические характеристики некоторых ВРЛ с традиционной формой запроса.
|
|
|
Вторичный канал в АС УВД играет определяющую роль. Главными направлениями проводимых работ по улучшению технических характеристик ВРЛ, повышению эксплуатационной надёжности являются: повышение вероятности получения информации, что связано с уменьшением синхронных и несинхронных помех, расширение объёма информации, улучшение зоны видимости ВРЛ. Решение этих задач может быть осуществлено повышением эффективности подавления боковых лепестков, оптимизацией системы кодирования запросных посылок, использованием плоской антенной решётки, изменением логики очистки, введением вобуляции частоты следования и другими техническими мероприятиями.
Таблица 4.3
| Показатель | Наименование ВРЛ | |||
| Корень-АС | Корень-С | SIR-7 (Ит.) | ||
| объём передаваемой информации, бит | ||||
| разрешение по азимуту, град | 2,35 | |||
| разрешение по дальности, м | ||||
| минимальный угол места, град | ||||
| предельная дальность обнаружения, км | ||||
| минимальная дальность обнаружения, км | ||||
| время обзора, с | ||||
| максимальное число одновременно обслуживаемых ВС, шт | ||||
| вероятность получения достоверной информации | 0,98 | 0,8 | 0,9 | |
| средняя квадратическая погрешность определения азимута, град | 0,67 | 0,67 | ||
| средняя квадратическая погрешность определения дальности, м | ||||
4.7.1. Моноимпульсные ВРЛ
К основным недостаткам существующей системы ВРЛ, приводящим к потере истинных целей или возникновению ложных, можно отнести: потерю запросных сигналов вследствие запирания ответчика на время выработки ответного сигнала; снижение чувствительности ответчика при увеличении интенсивности потока запросных сигналов; синхронное наложение ответных сигналов от близко расположенных ответчиков.
Моноимпульсный метод радиолокации существенно ослабляет указанные недостатки, повышает точность измерения и вероятность достоверной информации. Его суть заключается в извлечении полной информации об угловом положении цели по каждому ответному импульсу. В этом случае осуществляется одноимпульсная пеленгация ВС в отличии от традиционных методов, когда для определения азимута цели обрабатывается пачка импульсов, принятых главным лепестком ДН антенны. В МВРЛ ответные сигналы от цели принимаются одновременно двумя независимыми приёмными каналами (в азимутальной плоскости), формируются два независимых сигнала и на их основе осуществляется расчёт азимутального угла цели или угла отклонения (Δβ) от равносигнального направления ДН антенны. Наибольшее распространение получили системы, измеряющие угол Δβ на основе обработки суммарного 
и разностного 
сигналов. Формирование сигналов происходит с помощью суммарной Σ и разностной Δ ДНА. Последующее усиление и преобразование сигналов осуществляется в соответствующих независимых каналах.
|
|
|
Напомним, что указанные ДНА образуются, если осуществить операцию суммирования = 
и вычитания = 
сигналов в двух разнесённых на расстояние d антенн. Разность фаз Δφ между сигналами 
и 
связана с углом отклонения от равносигнального направления Δβ выражением:
(4.1)
а с отношением комплексных огибающих разностного и суммарного сигналов выражением:
(4.2)
С учётом (1) и (2) можно записать алгоритм оценки угла Δβ:
Таким образом, учитывая, что информационным параметром при измерении угла является разность фаз Δφ, а угловой дискриминатор работает с сигналами D и S, МВРЛ можно отнести к фазовой, суммарно-разностной системе.
Особенностью отечественного МВРЛ является совмещение двух стандартов работы. В связи с этим в структурную схему одного комплекта МВРЛ входят: двухдиапазонная моноимпульсная антенная система в виде антенной решётки; приёмные устройства диапазонов 740 и 1090 МГц (блоки СВЧ); процессор ответов УВД; процессор ответов RBS; процессор обработки и выдачи информации (аппаратура обработки информации (АОИ)); передатчик; система контроля и управления. Характер диаграмм направленностей антенны так же, как и алгоритм обработки сигналов, определяется фазовым методом пеленгования сигнала. На Рис. 4.6 показана упрощенная структурная схема моноимпульсной вторичной системы, где разделение сигналов суммарного и разностного канала осуществляется в антенно-фидерной системе.
 |
Рис. 4.6 Структурная схема МВРЛ.
А – антенна; ВП – вращающийся переход; К – коммутатор; БСВЧ – блок СВЧ; АО и И – аппаратура обработки и информации; УК и О – устройство контроля и отображения; СК и У – система контроля и управления.
|
|
|
БАУ – блок антенных усилителей; БВЧ – блок высокой частоты; УМФ – усилитель многофункциональный (измерительный и подавления); ВИП – вторичный источник питания.
Рис. 4.7 Структурная схема приемника МВРЛ.
Аппаратура обработки информации.
Аппаратура обеспечивает полный цикл моноимпульсной, первичной и вторичной обработки радиолокационной информации. Для существенного повышения достоверности полученной информации АОИ обеспечивает оперативное управление параметрами приёмных и передающих устройств, оптимизацию приёма полезных сигналов на фоне шумов и шумоподобных помех и подавления ложных сигналов. Функциональная схема аппаратуры обработки информации показана на рис. 4.8, а фрагмент схемы процессора обработки одиночного импульса показан на рис.4.9.
 |
МЭВМ – микро ЭВМ; БД – буфер данных; АВУ – адаптеры внешних устройств; ПО – процессор ответов; АУ – адаптер управления; ПООИ – процессор обработки одиночных импульсов.
Рис. 4.8 Функциональная схема аппаратуры обработки информации.
 |
И – У – интегратор-усреднитель; В – вычислитель.
Рис.4.9 Структурная схема устройства обработки одиночного импульса.
 |
. Система ВРЛ с дискретно-адресным запросом
Существуют два типа сигналов, с помощью которых ДАС ВРЛ организует наблюдения за самолётами и функционирование УВД: адресный запрос (запрос в режиме S); общий запрос (запрос общего вызова).
Для обеспечения работы ДАС ВРЛ с ответчиками всех типов используются сигналы общего запроса, которые позволяют обеспечить запрос безадресных ответчиков и первоначальное индивидуальное опознавание адресных ответчиков. Характерным признаком общего запроса по сравнению с обычным в существующей системе ВРЛ является наличие дополнительного импульса Р4 длительностью 1.6мкс в режиме общего вызова RBS и S и импульса Р7 в режиме общего вызова УВД и S. При наличии этих импульсов адресные ответчики формируют адресный ответ. При их отсутствии адресный ответчик работает как обычный ответчик.
Рис. 4.10 Структура запросных сигналов ДАС ВРЛ.
Рис. 4.11 Формат адресного запроса и ответа на адресный запрос.
Сигналы адресного ответа ДАС ВРЛ состоят из четырёхимпульсной преамбулы, сопровождаемой последовательностью импульсов, которые содержат 56 или 112 битов информации. Двоичные данные передаются со скоростью 1Мбит/с, причём интервал 1мкс соответствует каждому биту. Такая скорость передачи данных по каналу «борт-земля» позволяет генерировать ответные импульсы в режимах RBS/УВД и S одним передатчиком. Если значение бита равно единице, то импульс длительностью 0.5мкс передаётся в первой половине интервала, если нулю, то – во второй.
Четырёхимпульсный ключ позволяет легко различить адресный ответ от ответа режима RBS/УВД и разделить их при взаимном наложении. Выбор кодово-импульсной модуляции для передачи данных по каналу ответа позволяет обеспечить высокую помехоустойчивость к мешающим сигналам RBS/УВД, а так же способствует получению постоянного числа импульсов в каждом ответе, гарантирующем достаточную энергию для точного моноимпульсного приёма.
Кроме того, режим S используется как основной при построении системы предупреждения столкновений TCAS.
|
|
|
