CC BY
18Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 2018, 11(7), 783-788
y^K 621.396.96
About the Choice of Type and Design of the Passive Radio Reflector of the Complex of the Passive Radar-Location Realizing Uglomerno-Raznostno-Dalnomernyy the Method
Aleksey N. Fomina, Vitalii V. Loya*, Marat R. Karimullinb and Irina I. Gorbachovac
aSiberian Federal University 79 Svobodny, Krasnoyarsk, 660041, Russia bMilitary Academy of Aero-Space Defense named after the Marshal of Soviet Union G.K. Zhukov 50 Zhigareva Str., Tver, 170022, Russia cKrasnoyarsk Branch of the St. Petersburg University
of Civil Aviation 15 Vzletnaya Str., Krasnoyarsk, 660135, Russia
Received 14.06.2018, received in revised form 14.09.2018, accepted 29.10.2018
In article the technique of the solution of a problem of the choice of type, a design and an installation site ofKMP (the passive radio reflector) for the complex of a passive location realizing a goniometric and differential and ranging method is considered.
Keywords: Goniometric and differential and ranging method, a goniometric and differential and ranging method with one base, director of active hindrances, FATHERS, complex of a passive location, Communist Party of Luxembourg, PAP-KPM-RLS, the digital phased antenna lattice, TsFAR, EPR, angular radio reflector, URO.
Citation: Fomin A.N., Loy V.V., Karimullin M.R., Gorbachova I.I. About the choice of type and design of the passive radio reflector of the complex of the passive radar-location realizing uglomerno-raznostno-dalnomernyy the method, J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol., 2018, 11(7), 783-788. DOI: 10.17516/1999-494X-0104.
© Siberian Federal University. All rights reserved
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0). Corresponding author E-mail address: [email protected]
О выборе типа и конструкции пассивного радиоотражателя комплекса пассивной радиолокации, реализующего угломерно-разностно-дальномерный метод
А.Н. Фомина, В.В. Лойа, М.Р. Каримуллин6, И.И. Горбачевав
аСибирский федеральный университет Россия, 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79 бВоенная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова Россия, 170022, Тверь, ул. Жигарева, 50 вКрасноярский филиал Санкт-Петербургского университета
гражданской авиации Россия, 660135, Красноярск, ул. Взлетная, 15
В статье рассматривается методика решения задачи выбора типа, конструкции и места установки КМП (пассивного радиоотражателя) для комплекса пассивной локации, реализующего угломерно-разностно-дальномерный метод.
Ключевые слова: угломерно-разностно-дальномерный метод, постановщик активных помех, ПАП, комплекс пассивной локации, КПЛ, ПАП-КПМ-РЛС, цифровая фазированная антенная решетка, ЦФАР, ЭПР, уголковый радиоотражатель, УРО.
В настоящее время в системе ПВО основным средством воздушной разведки выступают активные радиолокационные средства. Это предъявляет высокие требования к ним и вызывает дополнительные затраты ресурсов на совершенствование их систем борьбы с активными помехами, что не всегда оправданно при низкой живучести и высокой стоимости данных РЛС. Несмотря на принимаемые меры по обеспечению в активных РЛС большой дальности обнаружения и определения координат средств воздушного нападения (СВН), в силу объективных законов физики, всегда энергетически и экономически эффективнее ставить помехи, чем создавать системы защиты от них.
Высокий уровень развития теории пассивной локации позволяет осуществлять обнаружение воздушных объектов по их собственному излучению на дальностях, при которых мощность принятого сигнала может явно не выделяться над уровнем внутренних шумов приемного тракта [1].
При этом реализация методов обнаружения воздушных объектов в комплексах пассивной локации (КПЛ) дает возможность обеспечить высокую скрытность и живучесть радиотехнических систем. Однако отсутствие в таких комплексах возможности обнаруживать цели, осуществляющие полет в режиме радиомолчания, не позволяет в полной мере полагаться на их информацию при организации системы ПВО. Для устранения основного недостатка КПЛ, ограничивающего их широкое применение, в работе [2, 3] проводится исследование возможности использования сигналов от постановщиков активных помех
KMTT
PJ1C (ЦФЛР)
Рис. 1. Геометрия определения координат ПАП угломерно-разностно-дальномерным методом с одной базой
Fig. 1. Geometry determine the coordinates PAP goniometric-diflerential-distance measuring method with a single base
(ПАП) и других источников излучения с помощью угломерно-разностно-дальномерного метода
Это связдно с тш, чтоданный методэнергетически наиболее выгоден средивсех суще-ствующихметодовпассивтой локоцчд зы счетеспчо^1^^эеыычовыс^окенаораылеччой ачтенны с ТтльшдмычоЧЧиЫиенэтмосиеение в чрч ^сыл^о^зо]^;^^о^ытекте^(^]магыы^1^оЫ оыгсгод одного Д^ыВПо(^;зыветэое^]Е^(^зе^к^ооее^е^1^1Тг^эеыычо^с^^:^^е^^ого количества объектов, так как система ураввеышйиместединавыечноерештнче.
Реализация данного метода предполагает использование цифровой фазированной антенной решетки (ЦФАР), расположенной в основном пункте приема. ЦФАР формчрует две ДНА: червлобразует целевой качал (ЦК) в направлении на воздушчый объект (ВО) или контроль-члт меавы^ы^оч^^^^малеи^]^ые), ытоыво- очоочый тачан^К) в чачрызчвыдч да ПАП При этом чыlдKMПnкччилeтcявозвышенность искусственного или естественного происхождения, находящаяся в зоне прямой видимости РЛС и имеющая точно известные координаты, при этом положение энергетическчхцечтров«блестящчхточек» чозволяет одчозчаччооцеччтькоор-динаты этого КМП. В соответствии с положениямч угломет»ч-р азчтс тно-дальномерного метода пассивной лзкацчч на рчс. 1чоясчяется геометрчс очределеччя коордччас ПАП с одчой (5а зой.
На рис. 1 показана РЛС, которетформчрует дведосттточчоузяче ДНАт-чт ПАП чКМП. НеП АП дфоркчровао О],3 длд чрядмт еоaлoы(чнno сч гчычы д«ля оыppылчцчoнчoro оОчиотткчтеля. НаКМП фopн:чpyeыcя О-О3 длч чдчемс отражечяога счгчаоа. По с«ояалты, чрччыыому чепысряд-ееаеыыАOтПЫП,лгчгчnлл, отрожечдяму от КМП, ычямсщью ччрреня-^ипечтяо отчасужчтезя ТIIИeдeляэг'еловыылcтс вэсстоечкй, ччоЧде«чых счгяоытмч, чрчтьвымч лтчрямуюсяПАП ь« переотраженного о е КМП.
В соответствии с расположением объектов ПАП, КМП и РЛС разность расстояний, пройденных сигналами, определяется как
где RКП - расстояние, пройденное сигналом от ПАП до КМП; RРП - расстояние, пройденное сигналом от ПАП доРЛС.
(1)
Таким образом, местоположение ВО в пространстве соответствует точке пересечения двух плоскостей и поверхности гиперболоида.
Rpn = RpK -Ar2 , (2)
РП 2 •(( • cos (s)- cos (p)-Ar)
где углы в и е характеризуют азимут и угол места ПАП относительно линии базы; RPK - база системы (Б), расстояние от точки стояния РЛС до КМП; Аг - разность расстояний, пройденных сигналами от ПАП до РЛС и переотраженного сигнала от кМП до РЛС, которая определяется согласно выражению (1).
Таким образом, по переотраженной электромагнитной энергии ПАП от КМП определяется местоположение самого ПАП, которое оценивается по угловому положению ДНА (в и е) целевого канала (ЦК) и наклоннойдальностидоПАПо?рП (3).
Важной и актуопйной задачей п]°и реализации даннооо метода опреденения местоположения ПАП является выбор зипа, нонструкции и места усоановеи КМП а-гассивногоотражатеня). Методика решения еюдвбкой зналотичной оодачи тыла прсдлоамзаа и нсвлеровсоа в робсие [4].
В частности, в качестве пассисного радаооврижатваикзк анергетиаеоеи, так и экономлчс-ски целесообразно иапользлетав отраже-
ние в широком диапвaвяeyзити поиенияиpиxьдoщeгopадиocигеaлa. ЭПРт^^ольноовУРО зависит от длины его резра и длраы вавты з рассчроы-ается по в^с^рм^л^е;
471-а4
Сйрж=-ун15-' (3)
где а - длина ребра; % - длина волны.
Для увеличения ЭПРнескооько УРО тРъединяют в один конструктивный модуль. Варианты компоновки модуля УРО ьмз КМП бууут рато мотрены а^:сеюе. ЧтоМы прорзвеитирозмерьо УРО и его конфигуромию, ражбходаме прлиавести распес oaДкoлннии ГТИо]^-Ка10в-Т|.Г[М^, дли чего воспользуемся методикой, изоожзнной вра^теоаМЗа^йо^п^со]м окчеетвапррэвогд одибла-жения вероятность oic-aBPC^bHOico обеовужеоия, равную 0,Р, и вероттноать ложивй трювоги 10 е при отношении сиграл/шум, {излук) 10[можоо установить муиримслы^ю дтльностьопреде-ления местоположения вТЬ^И]b[ е сиответстмиисурамминмемрзриосвясс дляpавпрсонoвJx приь емных и передающих пунктов как
п _ Рдад ' QiaH ' т>кми ' Аэф (4)
0HmX"J (4-)^' С '
где РПАП - спектральная плотность мощности АП; GПАП - коэффициент усиления антенны ПАП; вщп - эффективная площадь рассеивания (ЭПР) КМП; АЭФ - эффективная площадь приемной антенны РЛС; Рц ш1п - минимальная мощность сигнала, достаточная для обнаружения ПАП; RРК - база системы (£),расстояниеот точкистоянияРЛСдо КМП.
Согласно расчетам, приведенным в [2, 3] для максимальной дальности определения местоположения ПАП при длине волны к = 0,23 м, величина ЭПР КМП должна быть в пределах 50 - 100 м2. При этом КМП должен располагаться на удалении 10 - 30 км от РЛС в зоне прямой видимости.
Выбор облика модуля уголкового радиоотражателя
Модуль УРО должен обеспечивать отражение сигнала в углах от 0 до 180° (верхняя полусфера). Компоновка из четырех УРО (рис. 2) позволит отражать сигналы ПАП при всевозможных положениях модуля относительно постановщика помех. Недостатком такой компоновки является провал ЭПР при нахождении ПАП в зените над модулем УРО.
На рис. 3 представлен вариант компоновки модуля УРО из четырех треугольных УРО и одной двухгранной пластины посередине. Такая конструкция модуля УРО позволит избежать отмеченного выше недостатка.
Таким образом, описанная выше методика позволяет решить задачу выбора типа, конструкции и места установки КМП (пассивного радиоотражателя) для комплекса пассивной локации, реализующего угломерно-разностно-дальномерный метод. Для подтверждения положительных выводов предложенной методики необходимо проведение экспериментальных измерений ЭПР составных модулей УРО.
Рис. 2. Трехмерная модель модуля из четырех УРО Fig. 2. A three-dimensional modelofamoduleoffourURO
Рис. 3. Трехмерная модель модуля из четырех УРО и одной двухгранной пластины Fig. 3. Three-dimensional model of the module of four URO and one two-sided plate
Список литература
[1] Ширман Я.Д. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник. М.: ЗАО Маквис, 1998. [Shirman J.D. Electronic systems: fundamentals of construction and theory. Reference book. M.: CJSC Makvis, 1998 (in Russian)]
[2] Бердышев В.П., Каримуллин М.Р., Лой В.В. Основные этапы метода наблюдения воздушных объектов с использованием сигналов от постановщиков активных помех. Вестник военной академии воздушно-космической обороны, 2017, Тверь: ВА ВКО, 29-35. Инв.61821в. 6 с. [Berdyshev V.P., Karimullin M.R., Loii V.V. The main stages of the method of observation of air objects using signals from the Directors of active interference. Bulletin of the military Academy of aerospace defense, 2017, Tver: VA East Kazakhstan region, 29-35. 1т^.61821в. 6 s. (in Russian)]
[3] Бердышев В.П., Лой В.В., Каримуллин М.Р., Цыганов А.А. Программа расчета дальности обнаружения воздушных объектов, подсвеченных источником активных помех, корреляционно-базовой станцией пассивной локации. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2018612425. Заявка № 2017661997, дата поступ. 21.11.17, дата регистр. 16.02.2018. М.: ФГУ ФИПС, 2018. [Berdyshev V.P., Loii V.V., Karimullin, M.R., Tsyganov A.A. Program for calculating the range of detection of air objects highlighted by the source of active interference, the correlation-base station ofpassive location. Certificate of state registration of computer programs No. 2018612425. Application No. 2017661997, the date of the receipt. 21.11.17, date register. 16.02.2018. M.: FGU FIPS, 2018 (in Russian)]
[4] Грицан О.Б., Бадертдинов А.М., Чеботарев В.Е., Фомин А.Н. Спутниковая радиоизмерительная система с уголковыми радиоотражателями. Сборник материалов Международной Сибирской конференции по контролю и связи (СИБКОН-2013). Раздел 2. Красноярск, 2013, 29-35 [Gritsan O.B., Badretdinov A.M., Chebotarev V.E., Fomin A.N. Satellite radio system with reflex radiotraces. Proceedings of the international Siberian conference on control and communication (SIBCON-2013). Section 2. Krasnoyarsk, 2013, 29-35 (in Russian)]
