способ определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, и устройство для его реализации, формирователи известных цифровых чисел

Формула изобретения

1. Способ определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, совмещенного с объектом и двумя разнесенными в пространстве радиолокационными станциями определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС₁ и РЛС₂), заключающийся в определении моментов времени устанавливаемых по началу возникновения и обнаружения на РЛС₁ и РЛС₂ сигналов частотой Fдо=2Vofo/C,

где C - скорость света, м/с;

Vo - радиальная скорость защитного боеприпаса, м/с;

fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, Гц, отличающийся тем, что предварительно определяют знак и величину рассогласования между моментами возникновения и обнаружения на РЛС сигналов частотой NFдо, где N число равное или большее 3 и зависящее от диапазона и скорости перемещения цели, и согласно которым выбирают защитный боеприпас, подлежащий пуску, выстреливаемый в сторону цели в момент начала обнаружения на РЛС₁ или РЛС₂ сигналов частотой Fдо.

2. Устройство определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, содержащее совмещенные с объектом и защитными боеприпасами две радиолокационные станции определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающееся тем, что в него введены срабатывающий по фронту фазовый детектор с запоминанием знака, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первой и второй РЛС, а выходы через элемент ИЛИ к входам регистра сдвига и шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход, к входу счетчика импульсов, выходы которого подключены к входам первого, второго и третьего цифровых компараторов, вторые входы которых подключены к соответствующим шинам цифровых чисел, значения которых зависят от скорости перемещения цели, выход регистра сдвига через элемент задержки подключен к входам сброса счетчика импульсов и регистра сдвига и напрямую к входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых подключены к первому выходу второго цифрового компаратора, третьи входы первого и пятого элементов И подключены к второму выходу третьего цифрового компаратора, третьи входы второго и четвертого элементов И подключены к второму выходу первого цифрового компаратора, первый выход которого подключен к третьему входу третьего элемента И, первый выход третьего цифрового компаратора подключен к пятым входам второго и четвертого элементов И, первый и второй выходы срабатывающего по фронту фазового детектора с запоминанием знака подключены соответственно к четвертым входам первого и второго элементов И и четвертым входам четвертого и пятого элементов И, а выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И подключены к соответствующим выходным шинам.

3. Формирователь цифровых чисел, содержащий радиолокационную станцию измерения начальной скорости снаряда (РЛС), отличающийся тем, что выход РЛС через дополнительно введенный преобразователь кода подключен к выходным шинам цифровых чисел, зависящих от скорости перемещения цели, а также тем, что на второй смеситель РЛС подают сигнал непрерывной частоты величиной 2NVofo/C, где N число больше 5, зависящее от диапазона и скорости перемещения цели; С - скорость света, м/с; Vo - радиальная скорость защитного боеприпаса, м/с; fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, Гц.

4. Формирователь цифровых чисел, зависящих от скорости перемещения цели, содержащий радиолокационную стацию определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающийся тем, что выход РЛС через дополнительно введенные последовательно соединенные измеритель интервала времени и преобразователь кода подключен к выходным шинам цифровых чисел, зависящих от скорости перемещения цели, а также тем, что на второй смеситель РЛС подают сигнал непрерывной частоты величиной 2NVofo/C, где N число больше 5, зависящее от диапазона и скорости перемещения цели; С - скорость света, м/с; Vo - радиальная скорость защитного боеприпаса, м/с;

fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, Гц.

5. Устройство определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, содержащее совмещенные с объектом и защитными боеприпасами две радиолокационные станции определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающееся тем, что в него введены срабатывающий по фронту фазовый детектор с запоминанием знака, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первой и второй РЛС, а выходы через элемент ИЛИ - к входам регистра сдвига и шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к входу счетчика импульсов, выходы которого подключены к входам первого, второго и третьего цифровых компараторов, вторые входы которых подключены к соответствующим шинам цифровых чисел формирователя цифровых чисел, зависящих от скорости перемещения цели по п.3, выход регистра сдвига через элемент задержки подключен к входам сброса счетчика импульсов и регистра сдвига и напрямую к входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых подключены к первому выходу второго цифрового компаратора, третьи входы первого и пятого элементов И подключены к второму выходу третьего цифрового компаратора, третьи входы второго и четвертого элементов И подключены к второму выходу первого цифрового компаратора, первый выход которого подключен к третьему входу третьего элемента И, первый выход третьего цифрового компаратора подключен к пятым входам второго и четвертого элементов И, первый и второй выходы срабатывающего по фронту фазового детектора с запоминанием знака подключены соответственно к четвертым входам первого и второго элементов И и четвертым входам четвертого и пятого элементов И, а выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И подключены к соответствующим выходным шинам.

6. Устройство определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, содержащее совмещенные с объектом и защитными боеприпасами две радиолокационные станции определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающееся тем, что в него введены срабатывающий по фронту фазовый детектор с запоминанием знака, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первой и второй РЛС, а выходы через элемент ИЛИ к входам регистра сдвига и шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход, к входу счетчика импульсов, выходы которого подключены к входам первого, второго и третьего цифровых компараторов, вторые входы которых подключены к соответствующим шинам цифровых чисел формирователя цифровых чисел, зависящих от скорости перемещения цели, по п.4, выход регистра сдвига через элемент задержки подключен к входам сброса счетчика импульсов и регистра сдвига и напрямую к входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых подключены к первому выходу второго цифрового компаратора, третьи входы первого и пятого элементов И подключены к второму выходу третьего цифрового компаратора, третьи входы второго и четвертого элементов И подключены к второму выходу первого цифрового компаратора, первый выход которого подключен к третьему входу третьего элемента И, первый выход третьего цифрового компаратора подключен к пятым входам второго и четвертого элементов И, первый и второй выходы срабатывающего по фронту фазового детектора с запоминанием знака подключены соответственно к четвертым входам первого и второго элементов И и четвертым входам четвертого и пятого элементов И, а выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И подключены к соответствующим выходным шинам.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к радиолокационной технике и могут быть использованы при создании комплексов активной защиты объектов.

Известен способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса и устройство для его реализации по патенту RU, 2374597, МПК F41H 11/02.

Известный способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса, изначально совмещенного с РЛС и защищаемым объектом и выстреливаемого в необходимый момент времени в предполагаемую точку пространства для встречи через известное время после выстрела с целью, приближающейся к РЛС, заключается в том, что импульс-команду на пуск защитного боеприпаса формируют только при совпадении во времени моментов выдачи команд на пуск защитного боеприпаса, определяемых на разнесенных в пространстве РЛС, по началу возникновения и обнаружения на них сигнала с частотой Fдо=2Vofo/C, когда цель будет находиться на удалении от РЛС, равном Do+(Vi/Vo)Do, где fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону,

Vo, Vi, C - соответственно радиальные скорости ОФС и ПТС и скорость света,

Do - расстояние от РЛС до предполагаемой точки встречи ОФС с ПТС.

Известный способ реализован в виде устройства формирования команды на пуск защитного боеприпаса выполненного в виде двух разнесенных в пространстве РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, выходы которых подключены к входам блока совпадения, при этом каждая из РЛС содержит приемо-передающую антенну, вход которой, работающий на передачу, подключен к высоко мощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход - к входу фильтра разностных частот, а также обнаружитель сигналов узкополосного спектра частот, выход которого подключен к выходной шине, а вход - к выходу фильтра разностных частот и который содержит последовательно соединенные генератор сигнала непрерывной частоты, второй смеситель, широкополосный фильтр, усилитель-ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор и формирователь импульса.

Однако данное устройство, при использовании его в качестве определителя боеприпаса подлежащего пуску, не позволяет определить нужный боеприпас.

Известна РЛС измерения начальной скорости снаряда RU, 2367975, МПК G01S 13/58, реализованная в основном идентичным образом, что и РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса и дополнительно содержащая последовательно соединенные измеритель интервала времени и вычислитель начальной скорости снаряда.

Однако данная РЛС может работать только по цели удаляющейся от нее.

Целью изобретений является расширение функциональных возможностей устройств определения защитного боеприпаса подлежащего пуску.

Поставленная цель достигается за счет определения одного нужного защитного боеприпаса из нескольких, подготовленных к пуску.

На фиг.1 и 2 приведены блок-схема устройства определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, и рисунок, поясняющий его работу.

Устройство определения защитного боеприпаса подлежащего пуску содержит РЛС 1 и РЛС 2 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, срабатывающий по фронту фазовый детектор 3 с запоминанием знака, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первой и второй РЛС 1 и РЛС 2, а выходы, через элемент ИЛИ 4, к входам регистра 5 сдвига и шестого элемента И 7, второй вход которого подключен к выходу генератора 6 импульсов, а выход, к входу счетчика 9 импульсов, выходы которого подключены к входам первого, второго и третьего цифровых компараторов 11, 13, 15, вторые входы которых подключены к соответствующим шинам 10, 12, 14 цифровых чисел, выход регистра 5 сдвига через элемент 8 задержки подключен к входам сброса счетчика 9 импульсов и регистра 5 сдвига и напрямую к входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И 16, 17, 18, 19, 20, вторые входы которых подключены к первому выходу второго цифрового компаратора 13, третьи входы первого и пятого элементов И 16 и 20 подключены к второму выходу третьего цифрового компаратора 15, третьи входы второго и четвертого элементов И 17 и 19 подключены к второму выходу первого цифрового компаратора 11, первый выход которого подключен к третьему входу третьего элемента И 18, первый выход третьего цифрового компаратора 15 подключен к пятым входам второго и четвертого элементов И 17, 19, первый и второй выходы срабатывающего по фронту фазового детектора 3 с запоминанием знака подключены соответственно к четвертым входам первого и второго элементов И 16, 17 и четвертым входам четвертого и пятого элементов И 19, 20, а выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И 16, 17, 18, 19, 20 подключены соответственно к выходным шинам 21, 22, 23, 24, 25.

Формирование известных цифровых чисел и установку их на шины 10, 12, 14 можно осуществить с помощью формирователей известных цифровых чисел.

При этом формирователь известных цифровых чисел может содержать радиолокационную станцию измерения начальной скорости снаряда (РЛС₃ ), выход которой через дополнительно введенный преобразователь кода должен быть подключен к выходным шинам цифровых чисел, а также на второй смеситель РЛС₃ необходимо подавать сигнал непрерывной частоты величиной 2NVofo/C, где N число больше 5, C - скорость света, Vo - радиальная скорость защитного боеприпаса, fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, или формирователь известных цифровых чисел должен содержать радиолокационную станцию определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС₄), выход которой через дополнительно введенные последовательно соединенные измеритель интервала времени и преобразователь кода должен быть подключен к выходным шинам цифровых чисел, а также на второй смеситель РЛС₄ необходимо подать сигнал непрерывной частоты величиной 2NVofo/C.

Рассмотрим, в том числе на примере, работу устройства определения защитного боеприпаса подлежащего пуску (фиг.1 и 2).

Пусть через приемо-передающие антенны РЛС 1 и РЛС 2 установленных, например, на расстоянии 8 м друг от друга излучают непрерывные сигналы с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, с параметрами сигнала, например, Fm=50 кГц, dfm=50 мГц, fo=100 ГТц, выбранными из условия Do/Vo=fo/Fm dfm и Do=6 м и Vo=150 м/с, а также при скорости приближения цели к антеннам РЛС Wц=2000 м/с и опорным сигналом 100 кГц=Fдо, поступающим на низкочастотные смесители РЛС.

Как известно, преобразованные в высокочастотных смесителях РЛС и отфильтрованные фильтрами разностных частот сигналы смешиваются в низкочастотных смесителях РЛС с сигналом частотой 100 кГц и преобразуются в сигналы, например, частотой в 200(+/-)0,5 кГц, попадающие в полосу пропускания (от 183 кГц до 220,5 кГц) широкополосных фильтров РЛС и далее преобразуются усилителями - ограничителями в меандр, из которого узкополосными полосовыми фильтрами РЛС, имеющими полосу пропускания от 4189,5 кГц до 4210,5 кГц выделяют только пусть 21^ую гармонику сигнала частотой [4200 кГц(+/-) 10,5 кГц]. Сигналы после узкополосных полосовых фильтров преобразуются амплитудными детекторами РЛС в постоянное напряжение и сравниваются на компараторах с опорными напряжениями. При превышении амплитуд входных сигналов над опорными, на выходах РЛС формируются короткие импульсы.

Тогда, если цель (Ц₁) приближается к антеннам РЛС 1 и РЛС 2 соответственно с промахом в 3 м и 11 м, то в результате смешивания в высокочастотных смесителях РЛС отраженных и излученных сигналов, на их выходах будут формироваться последовательно во времени сигналы частотой

Fp_97,957=[(2 D_97,957)Fm dfm/C]-(2 V2₀₀₀ fo Cos1,755/C)=300 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 1 в Ц₁Д ₁=3/Sin1,755=97,957 м,

Fp_97,499 =[(2 D_97,499)Fm dfm/C]-(2 V₂₀₀₀ fo Cos6,478/C)=300 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 2 в Ц_1-1Д ₂=11/Sin6,478=97,499 м. ) При этом импульс на выходе РЛС 2 появится после появления импульса на выходе РЛС 1 через интервал времени, определяемый из выражения:

t₁t₂= (Ц₁Д₁)²-3²]- [(Ц_1-1Д₂)²-11² ]=(97,911-96,876)м/(2000 м/с)=0,000517266с

Если цель (Ц₂) приближается точно к антенне РЛС 1 и с промахом в 8 м к антенне РЛС 2, то на выходах высокочастотных смесителей РЛС будут формироваться последовательно во времени сигналы частотой:

Fp₉₈=[(2 D₉₈)Fm dfm/C]-(2 V2 ₀₀₀fo/C)=300 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 1 в Ц₂Д₁=98 м,

Fp_97,738 =[(2 D_97,738)Fm dfm/C]-(2 V2₀₀₀ fo Cos4,695/C)=300 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 2 в Ц_2-1Д ₂=8/Sin4,695=97,738 м.

При этом импульс на выходе РЛС 2 появится после появления импульса на выходе РЛС 1 через интервал времени:

t₃t₄ =Ц₂Д₁- [(Ц_2-1Д₂)²-8² ]=(98-97,41)м/(2000 м/с)=0,000295с

Если цель (Ц ₃) приближается к антеннам РЛС 1 и РЛС 2 соответственно с промахом в 3 м и 5 м, то на выходах высокочастотных смесителей РЛС будут формироваться последовательно во времени сигналы частотой:

Fp_97,957-[(2 D_97,957)Fm dfm/C]-(2 V₂₀₀₀ fo Cos1,755/C)=300 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 1 в Ц₃Д₁=3/Sin1,755=97,957 м,

Fp_97,9=[(2 D_97,9) Fm dfm/C]-(2 V₂₀₀₀ fo Cos2,9275/C)=300 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 2 в Ц_3-1Д₂=5/Sin2,9275=97,9 м.

При этом импульс на выходе РЛС 2 появится после появления импульса на выходе РЛС 1 через интервал времени, определяемый из выражения:

t₅t₆= [(Ц₃Д₁)²-3² ]- [(Ц_3-1Д²)²-5² ]=(97,911-97,772)м/(2000 м/с)=0,000069382с

Очевидно, что если цель (Ц₄) приближается к антеннам РЛС 1 и РЛС 2 соответственно с промахом в 4 м и 4 м, то импульсы на выходах РЛС 1 и РЛС 2 появится одновременно (t₇t₈ =0).

Отметим, что если цель (Ц₃) приближается к антеннам РЛС 1 и РЛС 2 соответственно с промахом в 3 м и 5 м, но со скоростью, например 200 м/с, то на выходах высокочастотных смесителей РЛС будут формироваться последовательно во времени сигналы частотой:

Fp_25,945=[(2 D _25,945)Fm dfm/C]-(2 V₂₀₀ fo Cos6,64/C)=300 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 1 в Ц₃Д₁ =3/Sin6,64=25,945 м,

Fp_25,861=[(2 D _25,861)Fm dfm/C]-(2 V₂₀₀ fo Cos1 1,148/C)=300 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 2 в Ц_3-1Д ₂=5/Sin11,148=25,861 м.

При этом импульс на выходе РЛС 2 появится после появления импульса на выходе РЛС 1 через интервал времени, определяемый из выражения:

t₉t₁₀= [(Ц₃Д₁)²-3² ]- [(Ц_3-1Д₂)²-5² ]=(25,771-25,368)м/(200 м/с)=0,002013268с

Очевидно, что разница в интервалах времени t₅t₆ и t₉t₁₀ приводит к необходимости, при использовании рассматриваемого устройства для работы в широком диапазоне перемещения целей, применять всегда разные цифровые числа Ai, Bi, Ci, значения которых можно выбирать в зависимости от скорости перемещения цели, которую можно измерять, используя известные РЛС измерения начальной скорости снаряда или РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса.

Короткие импульсы с выходов РЛС 1 и РЛС 2 поступают на входы срабатывающего по фронту фазового детектора 3 с запоминанием знака (см. У.Титце, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника, м., изд. Мир, стр.493-495) и преобразуются в импульсы по длительности соответствующие длительностям интервалов времени titj, в течении которых счетчик 9 подсчитывает импульсы поступающие на его вход через элемент И 7 с генератора 6 импульсов и которыми, через элемент ИЛИ 4, регистр 5 сдвига переводится из одного состояния в другое. Так вторым импульсом регистр 5 сдвига устанавливается в состояние с высоким потенциалом на его втором выходе позволяющим ему пройти на выходы элементов И 16, 17, 18, 19, 20 и через время задержки элемента 8 установить счетчик 9 импульсов и регистр 5 сдвига в исходное состояние.

Таким образом цифровые числа Ki сформированные на выходе счетчика 9 импульсов и соответствующее интервалам времени titj, сравниваются на цифровых компараторах 11, 13, 15 с известными цифровыми числами соответствующими, например, величинам Ai=0,000069, Bi=0,000295 и Ci=0,00052. При этом, если цифровое число Ki после окончания подсчета импульсов счетчиком 9 окажется меньше цифрового числа Ai и тем более меньше цифровых чисел Bi и Ci, то высокий потенциал появится на первом выходе цифрового компаратора 11 и на входе элемента И 18. Очевидно, что высокий потенциал со второго выхода регистра 5 сдвига пройдет только на выход элемента И 18, так как на вторых выходах цифровых компараторов 11, и 15 будут низкие потенциалы. При этом к пуску будет выбран защитный боеприпас сопряженный с выходной шиной 23.

Если цифровое число Ki окажется больше цифрового числа Ai, но меньше цифровых чисел Bi и Ci, то высокий потенциал появится на втором выходе цифрового компаратора 11 и на входе элемента И 17 и И 19. При этом высокий потенциал с выхода регистра 5 сдвига пройдет только на выход элемента И 17 или И 19, так как на втором выходе цифрового компаратора 15 и первом выходе цифрового компаратора 11 будут низкие потенциалы и к пуску будет выбран защитный боеприпас сопряженный с выходной шиной 22 или 24, в зависимости от того, на какой из элементов И 17 или И 19 поступит импульс с выходов срабатывающего по фронту фазового детектора 3 с запоминанием знака.

Если цифровое число Ki окажется больше цифровых чисел Ai и Bi, но меньше цифрового числа Ci, то высокий потенциал появится на втором выходе цифрового компаратора 15 и на входе элемента И 16 и И 20. При этом высокий потенциал с выхода регистра 5 сдвига пойдет только на выход элемента И 16 или И 20, так как на первых выходах цифровых компараторов 11 и 15 будут низкие потенциалы и к пуску будет выбран защитный боеприпас сопряженный с выходной шиной 21 или 25, в зависимости от того, на какой из элементов И 16 или И 20 поступит импульс с выходов срабатывающего по фронту фазового детектора 3 с запоминанием знака.

Если же цифровое число Ki окажется больше цифровых чисел Ai, Bi и Ci, что соответствует случаю пролета цели мимо объекта (фиг.2, Ц₁), то низкий потенциал появится на первом выходе цифрового компаратора 13 и на входах элементов И 16, 17, 18, 19, 20. При этом к пуску не будет выбран ни один из защитных боеприпасов.