способ повышения достоверности определения промаха снаряда в защищаемый объект и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ повышения достоверности определения промаха снаряда в защищаемый объект, заключающийся в измерении частоты Доплера снаряда частотным радиодальномером (РЛС) сначала, когда снаряд находится в дальней зоне обнаружения РЛС, а затем, когда снаряд находится в ближней зоне обнаружения и в сравнении значения частоты Доплера, измеренной в дальней зоне обнаружения, с текущими значениями частот Доплера, измеряемыми в ближней зоне обнаружения, и если сравниваемые частоты Доплера оказываются одинаковыми, то считают, что снаряд точно приближается к объекту, а если частоты Доплера, измеренные в ближней зоне обнаружения, оказываются меньше частоты Доплера, измеренной в дальней зоне обнаружения, то считают, что снаряд приближается к объекту с промахом, отличающийся тем, что сигнал, излучаемый РЛС, выбирают при условии:

Do/Vo=fo/Fmdfm,

где fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по закону симметричной треугольной кривой,

Fm и dfm - соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,

Do - известное расстояние от РЛС до предполагаемой точки встречи (известной точки упреждения) защитного боеприпаса со снарядом,

Vo - радиальная скорость защитного боеприпаса,

Fдо=2Vofo/С - частота Доплера защитного боеприпаса, С - скорость света, а также тем, что дополнительно сравнивают длительность второго (t₂) и половину первого (t₁) интервалов времени, первый из которых формируют между началами возникновения и обнаружения на РЛС соответственно сигналов частотой (N+4)Fдо и NFдо, посредством перемножения на РЛС сигналов частотой (N+4)Fдо и NFдо с опорным сигналом частотой (N+2)Fдо и последующим выделением сигнала частотой 2Fдо, где N - число, большее 3, а второй, между началами возникновения и обнаружения соответственно сигналов частотой 3Fдо и Fдо, посредством перемножения на РЛС сигналов частотой 3Fдо и Fдо с опорным сигналом частотой Fдо И последующим выделением сигнала частотой 2Fдо, когда между антенной РЛС и снарядом будут соответственно расстояния: (N+4)Do+(Vi/Vo)Do, NDo+(Vi/Vo)Do, 3Do+(Vi/Vo)Do и Do+(Vi/Vo)Do, где Vi - радиальная скорость снаряда,

и если интервалы t₁ и t ₂ оказываются равными, то считают, что снаряд точно попадет в объект, а если нет, то произойдет промах, и достоверность промаха оценивают по информации: о частотах Доплера, измеренных в дальней и ближней зонах обнаружения РЛС, и о длительности интервалов t₁ и t₂.

2. Устройство повышения достоверности определения промаха снаряда в защищаемый объект, содержащее частотный радиодальномер (РЛС) для измерения частоты Доплера, блок памяти и схему сравнения, при этом выход РЛС - выход ее схемы измерения частоты Доплера подключен к первым входам схемы сравнения непосредственно, а ко вторым ее входам через блок памяти, а вход записи блока памяти подключен к последнему выходу РЛС - выходу ее схемы определения конца измерения частоты Доплера в дальней зоне обнаружения, отличающееся тем, что выход схемы сравнения, через элемент ИЛИ, подключен к выходной шине, а выход РЛС - выход фильтра разностных частот подключен, через обнаружитель сигнала узкополосного спектра частот и блок формирования команды на пуск защитного боеприпаса, к второму входу элемента ИЛИ.

Описание изобретения к патенту

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

Известен [1] способ определение промаха снаряда в защищаемый объект (заявка РФ № 2011149071/12(073623) от 01.12.2011), заключающийся в измерении частоты Доплера снаряда сначала в дальней зоне обнаружения РЛС, а затем в ближней ее зоне обнаружения, а также в сравнении значения частоты Доплера, измеренной в дальней зоне обнаружения, с текущими значениями частот Доплера, измеряемыми в ближней зоне обнаружения, и если сравниваемые частоты Доплера оказываются одинаковыми, то считают, что снаряд точно приближается к объекту, а если частоты Доплера, измеренные в ближней зоне обнаружения, оказываются меньше частоты Доплера, измеренной в дальней зоне обнаружения, то считают, что снаряд приближается к объекту с промахом. И это определяется углом направления на радиодальномер скорости перемещения снаряда, который в дальней зоне обнаружения РЛС будет мизерным, а в ближней - значительным.

При этом устройство повышения достоверности определения промаха снаряда в защищаемый объект содержит: частотный радиодальномер - приемно-передающий СВЧ модуль (РЛС) для измерения частоты Доплера, блок памяти и схему сравнения, при этом выход РЛС - выход ее схемы измерения частоты Доплера подключен к первым входам схемы сравнения непосредственно, а ко вторым ее входам через блок памяти, а вход записи блока памяти подключен к последнему выходу РЛС - выходу ее схемы определения конца измерения частоты Доплера в дальней зоне обнаружения.

При данном способе повысить достоверность определения промаха снаряда в защищаемый объект можно, если использовать одновременно несколько устройств определения промаха снаряда в защищаемый объект [1], что неэкономично.

Известен [2] способ измерения частоты Доплера частотным радиодальномером при модуляции его излучаемого сигнала по закону симметричной треугольной кривой (Справочник по основам радиолокационной техники, под редакцией В.В.Дружинина, военное издательство, М., 1967 г.), что позволяет измерять частоту Доплера, а значит и определять промах снаряда в защищаемый объект и повышать достоверность его определения тревиальным способом.

Известен [3] способ определение промаха снаряда в защищаемый объект (заявка РФ № 2011130234/07(044680) от 21.07.2011 - Способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса и устройство для его реализации), заключающийся в сравнении длительности второго и половины первого интервалов времени, первый из которых формируют между началами возникновения и обнаружения на РЛС соответственно сигналов частотой (N+4)Fдо и NFдо, где N число, большее 3, а второй, между началами возникновения и обнаружения соответственно сигналов частотой 3Fдо и Fдо, когда между антенной РЛС и целью будут соответственно расстояния, соизмеримые с:

(N+4)Do+(Vi/Vo)Do, NDo+(Vi/Vo)Do, 3Do+(Vi/Vo)Do и Do+(Vi/Vo)Do, где Vi - радиальная скорость цели,

Do - известное расстояние от РЛС до предполагаемой точки встречи защитного боеприпаса с целью, выбираемое из условия Do/Vo=fo/Fmdfm, где Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,

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

Vo - радиальная скорость защитного боеприпаса,

Fдо=2Vofo/С, С - скорость света,

и если интервалы оказываются равными, то считают, что снаряд точно попадет в объект, а если нет, то промажет.

При этом устройство формирования команды на пуск защитного боеприпаса выполнено в виде СВЧ приемно-передающего модуля, выход которого, через последовательно соединенные обнаружитель сигнала узкополосного спектра частот и блок формирования команды на пуск защитного боеприпаса, подключен к выходной шине.

Причем СВЧ приемно-передающий модуль выполнено в виде приемно-передающей антенны, вход которой, работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного СВЧ сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), а выход, работающий на прием, подключен к первому входу СВЧ смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход, через фильтр разностных частот, к выходной шине.

СВЧ модуль позволяет, после перемножения в СВЧ смесителе излученного и отраженного от снаряда сигналов, выделить фильтром разностных частот разностный сигнал, являющийся функцией дальности и скорости снаряда.

А обнаружитель сигнала узкополосного спектра частот выполнен в виде последовательно соединенных второго смесителя, вход которого является входом обнаружителя, широкополосного фильтра, усилителя-ограничителя, узкополосного полосового фильтра, амплитудного детектора, компаратора и формирователя импульса, при этом второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, и к первому входу смесителя подключен выход аналогового сумматора, к первому и второму входам которого подключены соответственно выходы первого и второго генераторов непрерывной частоты.

Обнаружитель сигнала узкополосного спектра частот [3] позволяет преобразовать сигнал, сформированный на выходе фильтра разностных частот в короткие импульсы при пролете снарядом точек пространства, отстоящих от антенны РЛС на

(N+4)Do+(Vi/Vo)Do, NDo+(Vi/Vo)Do, 3Do+(Vi/Vo)Do и Do+(Vi/Vo)Do.

А блок формирования команды на пуск защитного боеприпаса содержит: регистр сдвига, вход которого является входом блока, генератор счетных импульсов, реверсивный счетчик, цифровой компаратор, ждущий мультивибратор, три элемента И, два элемента ИЛИ, делитель на два, коммутатор, при этом четвертый выход регистра сдвига подключен к входу ждущего мультивибратора и через первый элемент ИЛИ к входам сброса регистра сдвига, блока памяти и реверсивного счетчика, а второй вход первого элемента ИЛИ подключен к выходу коммутатора, первый выход регистра сдвига подключен к входу разрешения суммирования реверсивного счетчика и второму входу второго элемента И, третий выход регистра сдвига подключен к входу разрешения вычитания реверсивного счетчика и второму входу третьего элемента И, выход генератора счетных импульсов подключен через делитель на два и второй элемент И к входу второго элемента ИЛИ, а также через третий элемент И к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу счета реверсивного счетчика, выходы которого подключены к первым входам цифрового компаратора и через последовательно соединенные блок памяти и преобразователь кода к его вторым входам, вход установки блока памяти подключен к второму выходу регистра сдвига, выход цифрового компаратора подключен к второму входу первого элемента И - второму выходу блока, первый вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора.

Блок формирования команды на пуск защитного боеприпаса [3] преобразует короткие импульсы, сформированные на выходе обнаружителя сигнала узкополосного спектра частот, в, например, низкий потенциал на втором выходе блока - втором входе первого элемента И при промахе снаряда в объект.

Целью изобретений является повышение достоверности определения промаха снаряда в защищаемый объект, при минимальных массогабаритных и стоимостных характеристиках устройства.

Поставленная цель достигается за счет определения промаха снаряда в объект двумя способами, реализованными с использованием одного приемно-передающего СВЧ модуля частотного радиодальномера.

Способ повышения достоверности определения промаха снаряда в защищаемый объект заключается в измерении частоты Доплера снаряда частотным радиодальномером (РЛС) сначала, когда снаряд находится в дальней зоне обнаружения РЛС, а затем, когда снаряд находится в ближней зоне обнаружения и в сравнении значения частоты Доплера, измеренной в дальней зоне обнаружения, с текущими значениями частот Доплера, измеряемыми в ближней зоне обнаружения, и если сравниваемые частоты Доплера оказываются одинаковыми, то считают, что снаряд точно приближается к объекту, а если частоты Доплера, измеренные в ближней зоне обнаружения, оказываются меньше частоты Доплера, измеренной в дальней зоне обнаружения, то считают, что снаряд приближается к объекту с промахом, а также заключается в том, что сигнал, излучаемый РЛС, выбирают при условии: Do/Vo=fo/Fmdfm,

где fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по закону симметричной треугольной кривой,

Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,

Do - известное расстояние от РЛС до предполагаемой точки встречи (известной точки упреждения) защитного боеприпаса со снарядом,

Vo - радиальная скорость защитного боеприпаса,

Fдо=2Vofo/C - частота Доплера защитного боеприпаса, С - скорость света, а также тем, что дополнительно сравнивают длительность второго (t₂) и половину первого (t₁) интервалов времени, первый из которых формируют между началами возникновения и обнаружения на РЛС соответственно сигналов частотой (N+4)Fдо и NFдо, посредством перемножения на РЛС сигналов частотой (N+4)Fдо и NFдо с опорным сигналом частотой (N+2)Fдо и последующим выделением сигнала частотой 2Fдо, где N число большее 3, а второй, между началами возникновения и обнаружения соответственно сигналов частотой 3Fдо и Fдо, посредством перемножения на РЛС сигналов частотой 3Fдо и Fдо с опорным сигналом частотой Fдо и последующим выделением сигнала частотой 2Fдо, когда между антенной РЛС и снарядом будут соответственно расстояния: (N+4)Do+(Vi/Vo)Do, NDo+(Vi/Vo)Do, 3Do+(Vi/Vo)Do и Do+(Vi/Vo)Do,

где Vi-радиальная скорость снаряда,

и если интервалы t₁ и t₂ оказываются равными, то считают, что снаряд точно попадет в объект, а если нет, то произойдет промах и достоверность промаха оценивают по информации: о частотах Доплера, измеренных в дальней и ближней зонах обнаружения РЛС, и о длительности интервалов t₁ и t₂.

Устройство повышения достоверности определения промаха снаряда в защищаемый объект содержит: частотный радиодальномер (РЛС) для измерения частоты Доплера, блок памяти и схему сравнения, при этом выход РЛС - выход ее схемы измерения частоты Доплера подключен к первым входам схемы сравнения непосредственно, а ко вторым ее входам через блок памяти, а вход записи блока памяти подключен к последнему выходу РЛС - выходу ее схемы определения конца измерения частоты Доплера в дальней зоне обнаружения, а также выход схемы сравнения, через элемент ИЛИ, подключен к выходной шине, а выход РЛС - выход фильтра разностных частот подключен, через обнаружитель сигнала узкополосного спектра частот и блок формирования команды на пуск защитного боеприпаса, к второму входу элемента ИЛИ.

Устройство повышения достоверности определения промаха снаряда в защищаемый объект при выборе для частотного радиодальномера НЛЧМ сигнала со средней частотой fo промодулированной по закону симметричной треугольной кривой работает следующим образом.

На выходе фильтра разностных частот в СВЧ модуле, после перемножения в СВЧ смесителе излученного и отраженного от снаряда сигналов, выделяют разностный сигнал, который обнаружителем сигнала узкополосного спектра частот преобразуется в короткие импульсы при пролете снарядом точек пространства, отстоящих от антенны РЛС на

(N+4)Do+(Vi/Vo)Do, NDo+(Vi/Vo)Do, 3Do+(Vi/Vo)Do и Do+(Vi/Vo)Do, т.е. когда на РЛС возникают и обнаруживаются соответственно разностные сигналы частотой (N+4)Fдо, NFдо, 3Fдо и Fдо (N число больше 3), которые, после перемножения соответственно с опорными сигналами частотой (N+2)Fдо и Fдо, преобразуются в сигнал частотой 2Fдо и далее в короткие импульсы.

Блок формирования команды на пуск защитного боеприпаса преобразует короткие импульсы в соответствующий потенциал при промахе снаряда в объект.

Параллельно во времени на выходе схемы сравнения устройства повышения достоверности определения промаха снаряда в защищаемый объект формируется также соответствующий потенциал при промахе снаряда в объект, который, через элемент ИЛИ, объединяется с потенциалом, сформированным на выходе блока формирования команды на пуск защитного боеприпаса.

Таким образом, при использовании одного и того же приемно-передающего СВЧ модуля, определяющего массогабаритные и стоимостные характеристики устройства в целом, а не двух РЛС, работающих параллельно, достигается повышение достоверности определения промаха снаряда в защищаемый объект.