Лазерно-радиолокационная станция

Лазерно-радиолокационная станция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к оптико-радиолокационным устройствам и может быть использовано в высокоточных локационных комплексах (системах) для наведения лазерного излучения на наблюдаемые подвижные воздушные и космические объекты, для обнаружения и определения параметров (координат) движения удаленных объектов. Изобретение найдет применение также в измерительных и информационных системах в навигации, оптической локации и лазерной дальнометрии.

Известны оптические или лазерные угломерно-дальномерные станции и комплексы, осуществляющие высокоточное определение координат целей, дальномерные наблюдения (см. патенты РФ №№2011207,001 S 17/00; 2103707, G 01 S 17/00; 2111510, G 01 S 17/32; 2152056, G 01 S 17/00; 2183841, G 01 S 17/00). Лазерные локационные станции (ЛЛС) имеют узкие диаграммы направленности приемопередающей оптики, что обеспечивает высокую точность измерения координат движущихся объектов.

Анализ практического использования лазерных локационных станций (ЛЛС) свидетельствует, что для оперативного и эффективного решения ряда ответственных задач лазерные угломерно-дальномерные станции требуют внешних целеуказаний для своего выведения в измерительную рабочую зону, например, от радиолокационной станции (РЛС), работающей в широкой зоне обзора и находящейся на определенном удалении от лазерной локационной станции (ЛЛС).

РЛС представляет собой активное устройство, так как для обнаружения цели и определения ее характеристик в ней используется электромагнитное излучение, формируемое и направляемое в заданную точку пространства передающими антеннами радиолокационной станции.

Способность обнаруживать цель на больших расстояниях и определять ее положение с относительно высокой точностью представляют два основных характерных свойства РЛС, которые обуславливают широкое использование подобных станций и многообразие их конструктивной реализации (см. патенты РФ №№2037842, G 01 S 13/02; 2038609, G 01 S 13/02; 2040006, G 01 S 13/02; 2095823, G 01 S 13/02; 2096801, G 01 S 13/02; 2178185, G 01 S 13/00). Необходимо отметить, что для известных РЛС, характеризующихся в целом высокой точностью обнаружения цели и определения ее координат, характерен органический недостаток снижающий эффективность применения подобных локационных станций - потеря скрытности РЛС в процессе ее работы и повышенная уязвимость всего комплекса от средств противодействия.

Наиболее близкой по технической сущности и уровню эксплуатационных характеристик к патентуемому изобретению является спутниковая лазерная дальномерная система ( патент РФ №2037849, G 01 S 17/00, 03.08.1992 г.). Лазерная дальномерная система, выбранная в качестве прототипа, содержит двух осевое оптико-механическое устройство 1, лазерный передатчик 2, приемник 3 отраженного лазерного излучения, измеритель 4 временных интервалов, блок 5 стандарта частоты, двухканальную систему 6 управления пространственным положением приемного и передающего телескопов, блок 7 управления и обработки информации, блок 8 выработки сигналов управления приводами, электронный блок 9 датчиков угол-код, двухканальный оптический блок 10 фокусирующей оптики и сменных оптических фильтров, блок 11 визуализации оптического изображения, блок 12 сопряжения с внешними потребителями и источниками информации и блок 13 формирования старт сигнала.

Лазерная дальномерная система по патенту РФ №2037849 отличается высокой точностью слежения по углам, высокой точностью измерения дальности, имеет компактную конструкцию оптико-механического устройства, что позволяет реализовать мобильный вариант лазерной станции.

Практика использования лазерной дальномерной станции по патенту РФ №2037849 и подобных комплексов и систем, а также совершенствование технических средств и систем противодействия работе лазерных комплексов обуславливает необходимость поиска качественно новых конструктивных решений, которые позволяют повысить эффективность работы ЛЛС. Очевидно, что работа ЛЛС во взаимодействии с внешним целеуказателем (РЛС) позволяет сократить время обнаружения наблюдаемого объекта в широком угловом секторе обзора.

Вместе с тем, разнесенным в пространстве и совместно работающим ЛЛС и РЛС присущи существенные эксплуатационные недостатки, которые значительно снижают эффективность работы подобного комплекса:

- при пространственном разнесении РЛС и ЛЛС возникают ошибки рассогласования оптической и радиотехнической линий визирования на объект, измерение координат которого производится;

- для эффективной совместной работы станций требуется точная взаимная геодезическая привязка местоположений РЛС и ЛЛС, что ухудшает тактико-технические свойства комплекса, связанные с мобильностью, координацией их работы и быстротой развертывания (свертывания) на позиции;

- при пространственном разнесении станций появляется протяженный канал передачи данных от РЛС к ЛЛС с соответствующей аппаратурой, который подвержен воздействию помех различного рода, в том числе преднамеренных.

Настоящее изобретение решает задачу создания мобильного и компактного лазерно-радиолокационного комплекса, который гармонично сочетает в себе высокую точностью измерения координат летательных и движущихся объектов, присущую лазерным измерительным средствам, имеет минимальное время развертывания комплекса и минимальное время поиска в широком секторе обзора и захвата на автосопровождение движущейся цели, имеет эффективную систему защиты от обнаружения.

Решение поставленной задачи достигается следующим образом.

На опорно-поворотной платформе осуществляют рациональное размещение лазерной приемопередающей оптики и приемопередающей радиоантенны РЛС. Это позволяет конструктивно реализовать двухканальный локационный комплекс, первый информационно-измерительный канал которого осуществляет радиолокационное обнаружение, слежение и сопровождение объекта и тем самым обеспечивает уточненное целеуказание для второго информационно-измерительного канала, а второй информационно-измерительный канал осуществляет лазерную (оптическую) локацию подвижного объекта, обеспечивая высокоточные координатные измерения. Для совмещения оптической и радиотехнической осей систем осуществляется центральное расположение приемопередающей оптики ЛЛС в раскрыве антенного полотна фазированной антенной решетки (ФАР) или неэквидистантной ФАР. При этом приемопередающие оптические антенны и радиоантенну, лазерный передатчик и приемник оптических сигналов конструктивно выполняют в виде единого объединенного модуля, что обеспечивает станции компактность, возможность построения РЛС и ЛЛС в составе одной мобильной конструкции, исключает необходимость применения внешних каналов обмена информационными потоками, повышает точность работы всего комплекса за счет совмещения оптической и радиотехнической осей станции, упрощает юстировку радиооси РЛС за счет использования оптических данных калибровочных измерений, позволяет сократить время локации цели. Кроме того, применение ФАР или НФАР в составе РЛС позволяет расширить тактические свойства объединенного комплекса за счет организации многоцелевой работы РЛС, выбора приоритетных, наиболее опасных целей, использования адаптивных алгоритмов формирования нулей в диаграммах направленности ФАР в направлениях прихода помех и облучения нежелательных объектов, пеленгующих направления приходящих зондирующих импульсов станции.

Схемотехнически решение поставленной задачи осуществляется следующим образом.

Лазерно-радиолокационная станция, содержащая размещенные на опорно-поворотном устройстве передающую оптическую антенну, подключенную к выходу лазерного передатчика, на входе которого установлен блок питания и управления лазерным передатчиком, приемную оптическую антенну, подключенную оптическим выходом к оптическому входу приемника оптических сигналов, многоразрядный выход которого подключен к многоразрядному входу блока первичной обработки принятых оптических сигналов, установленные на оси α опорно-поворотного устройства привод для оси α, первый вход которого подключен к выходу блока управления приводом по оси α и датчик положения оси α, установленные на оси β опорно-поворотного устройства привод для оси β, первый вход которого подключен к выходу блока управления приводом по оси β и датчик положения оси β, согласно настоящему изобретению на опорно-поворотном устройстве размещены приемопередающая радиоантенна, выход которой соединен с первым входом диаграммообразующей схемы ФАР или НФАР, первый и второй выходы которой подключены соответственно к входу приемопередающей радиоантенны и первому входу блока приемных модулей ФАР или НФАР. Второй вход диаграммообразующей схемы соединен с выходом блока передающих модулей ФАР или НФАР, первый и второй входы которого подключен соответственно к первому и седьмому выходу подвижной части вращающегося контактного устройства (ВКУ).

Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы вращающейся части ВКУ подключены соответственно к второму входу приемопередающего блока контроля, к входу блока первичной обработки принятых оптических сигналов, к первому входу приемника оптических сигналов, к первому входу блока питания и управления лазерным передатчиком, второму входу приемника оптических сигналов, к третьему входу диаграммообразующей схемы и второму входу блока приемных модулей ФАР или НФАР, выход которого подключен к первому входу подвижной части ВКУ. Второй вход подвижной части ВКУ подключен к выходу приемопередающего блока контроля. Первый, второй и третий многоразрядные входы подвижной части ВКУ подключены соответственно к многоразрядному выходу датчика положения оси β, многоразрядному выходу блока первичной обработки принятых оптических сигналов и второму многоразрядному выходу неподвижной части вращающегося контактного устройства, выход которого соединен с третьим входом подвижной части вращающегося контактного устройства, многоразрядный выход которого соединен с первым многоразрядным входом неподвижной части ВКУ, первый многоразрядный выход которого подключен к первому многоразрядному входу блока управления приемопередающими радио и оптическими каналами.

Согласно изобретению первый, второй и третий многоразрядные выходы блока управления приемопередающими радио и оптическими каналами подключены соответственно к второму многоразрядному входу неподвижной части вращающегося контактного устройства, многоразрядному входу блока вторичной обработки принятых радиосигналов и многоразрядному входу блока вторичной обработки принятых оптических сигналов, первый и второй выходы блока управления приемо-передающими радио и оптическими каналами соединены соответственно с первым входом датчика положения оси β и первым входом датчика положения оси α.

Согласно настоящему изобретению станция содержит блок управления станцией, первый, второй, третий, четвертый и пятый многоразрядные входы которого подключены соответственно к многоразрядному выходу блока вторичной обработки принятых оптических сигналов, многоразрядному выходу блока интерфейса с оператором станции, к многоразрядному выходу блока вторичной обработки принятых радиосигналов, многоразрядному выходу датчика положения оси α и многоразрядному выходу блока интерфейса внешних целеуказаний.

Первый, второй и третий многоразрядные выходы блока управления станцией соединены соответственно с вторым многоразрядным входом блока управления приемопередающими радио и оптическими каналами, с многоразрядным входом блока передачи информации внешнимпотребителям и мнооразрядным входом блока отображения информации станции, первый и второй выходы блока управления станции подключены соответственно к первому входу блока управления приводом по оси α и первому входу блока управления приводом по оси β.

Согласно изобретению станция содержит блок вторичного электропитания первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к вторым входам привода по оси α, блока управления приводом по оси α и блока управления приводом по оси β, к второму входу датчика положения оси β, к входу неподвижной части вращающегося контактного устройства, к вторым входам привода для оси β и датчика положения оси α, входу блока управления приемопередающими радиооптическими каналами, входу блока вторичной обработки принятых радиосигналов, входу блока управления станцией, входу блока интерфейса с оператором станции, входу блока отображения информации станции и входу блока передачи информации внешним потребителям.

Настоящее изобретение предусматривает, что приемопередающая радиоантенна, передающая оптическая антенна, приемная оптическая антенна, лазерный передатчик и приемник оптического сигнала выполнены в виде мономодуля, в котором приемопередающая радиоантенна выполнена в виде объединенного раскрыва фазированной или неэквидистантной фазированной антенной решетки, которая содержит от 2 до 8 плоских прямоугольных антенных панелей, расположенных симметрично по окружности, в центре которых в установочном гнезде расположены передающая и приемная оптическая антенны.

При другом варианте реализации изобретение предусматривает, что приемопередающая радиоантенна, передающая оптическая антенна, приемная оптическая антенна, лазерный передатчик и приемник оптического сигнала выполнены в виде мономодуля, в котором приемопередающая радиоантенна выполнена в виде фазированной или неэкведистантной фазированной решетки прямоугольной или квадратной формы, в центре которой в установочном гнезде расположены передающая и приемная оптические антенны.

Согласно изобретению все компоненты станции смонтированы на колесном или гусеничном или плавающем транспортном средстве.

Технический результат патентуемого изобретения заключается в том, что реализованные в локационном комплексе схемотехнические и конструктивные решения позволяют:

- на базе единого опорно-поворотного устройства реализовать высокоэффективный двухканальный локационный комплекс. Первый информационно-измерительный канал разработанного комплекса обеспечивает радиолокационное обнаружение, захват и сопровождение подвижной цели, а второй информационно-измерительный канал - лазерную локацию подвижной цели;

- обеспечить высокую точность измерения координат различных летательных и движущихся целей;

- максимально сократить время предварительного целеуказания для лазерного канала и тем самым уменьшить время поиска, обнаружения и захвата на автосопровождение обнаруженной цели;

- значительно сократить время развертывания комплекса и приведения его в рабочую готовность;

- обеспечить скрытность работы комплекса за счет перестройки несущей частоты радиоканала по случайному закону в полосе, а также за счет адаптивной настройки «нулей» диаграммы направленности (ДН) в направлении источника помех или средств поражения комплекса, например ракет с головкой самонаведения по радиолокационному сигналу.

Сущность патентуемого изобретения поясняется примером конкретной реализации лазерно-радиолокационной станции и чертежами, на которых приведены:

фиг.1 - укрупненная блок-схема станции;

фиг.2 - блок-схема оптико-радиотехнического приемопередающего модуля 1;

фиг.3 - блок-схема приемника оптических сигналов 10;

фиг.4 - укрупненая блок-схема алгоритма работы станции;

фиг.5, 6 и 7 - примеры конструктивной реализации и размещения в плоскости объединенного раскрыва приемопередающей радиоантенны и передающей и приемной оптической антенн.

Патентуемая лазерно-радиолокационная станция содержит (фиг.1) размещенные на опорно-поворотном устройстве 30 оптико-радиотехнический приемопередающий модуль 1, который, в свою очередь, содержит оптическую передающую антенну 2, оптическую приемную антенну 3, приемопередающую радиоантенну 4. На оси α опорно-поворотного устройства 30 установлен привод 5 для оси α и датчик 7 положения оси α, а на оси β опорно-поворотного устройства 30 установлены привод 6 для оси β и датчик 8 положения оси β.

На опорно-поворотном устройстве 30 в составе оптико-радиотехнического приемо-передающего модуля 1 станции (фиг.2) расположены лазерный передатчик 9, приемник оптического сигнала 10, диаграммообразующая схема 11, блок питания и управления лазерным передатчиком 12, блок первичной обработки принятых оптических сигналов 13, блок передающих модулей ФАР или НФАР 14, блок приемных модулей ФАР или НФАР 15, блок управления 16 приемопередающими радио и оптическими каналами, вращающееся контактное устройство (ВКУ) 27 (а, б), контрольно-юстировочная антенна 28 и приемопередающий блок контроля 29.

Станция содержит также блок вторичной обработки принятых оптических сигналов 17, блок вторичной обработки принятых радиосигналов 18, блок управления станцией 19, блок интерфейса с оператором станции 20, блок отображения информации станции 21, систему передачи информации внешним потребителям 22, блок интерфейса внешних целеуказателей 23, блок 24 управления приводом по оси α, блок 25 управления приводом по оси β и блок вторичного электропитания 26.

Патентуемая лазерно-радиолокационная станция в соответствии с разработанным техническим решением имеет следующую реализованную совокупность схемотехнических связей компонентов станции.

Размещенная на опорно-поворотном устройстве 30 передающая оптическая антенна 2 подключена к выходу лазерного передатчика 9, на входе которого установлен блок питания и управления лазерным передатчиком 12. Приемная оптическая антенна 3 подключена оптическим выходом к оптическому входу приемника оптических сигналов 10, многоразрядный выход которого подключен к многоразрядному входу блока первичной обработки принятых оптических сигналов 13. На оси α опорно-поворотного устройства 30 установлен привод 5 для оси α, первый вход которого подключен к выходу блока управления приводом 24 по оси α. На оси β опорно-поворотного устройства 30 установлен привод 6 для оси β, первый вход которого подключен к выходу блока управления приводом 25 по оси β.

На опорно-поворотном устройстве 30 размещены приемопередающая радио антенна 4, выход которой соединен с первым входом диаграммообразующей схемы ФАР или НФАР 11, первый и второй выходы которой подключены соответственно к входу приемопередающей радио антенны 4 и первому входу блока приемных модулей ФАР или НФАР 15. Второй вход диаграммообразующей схемы 11 соединен с выходом блока передающих модулей ФАР или НФАР 14, первый и второй входы которого подключен соответственно к первому и седьмому выходу, подвижной части вращающегося контактного устройства (ВКУ) 27а. Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы подвижной части ВКУ 27а подключены соответственно к второму входу приемопередающего блока контроля 29, к входу блока первичной обработки принятых оптических сигналов 13, к первому входу приемника оптических сигналов 10 и второму входу блока питания и управления лазерным передатчиком 12, к первому входу блока питания и управления лазерным передатчиком 12, второму входу приемника оптических сигналов 10, к третьему входу диаграммообразующей схемы 11 и второму входу блока приемных модулей ФАР или НФАР 15, третий вход которого подключен к седьмому выходу ВКУ 27а. Выход блока приемных модулей 15 подключен к первому входу подвижной части ВКУ 27а. Второй вход ВКУ 27а подключен к выходу приемопередающего блока контроля 29, первый вход которого соединен с выходом контрольно-юстировочной антенны 28. Первый, второй и третий многоразрядные входы подвижной части ВКУ 27а подключены соответственно к многоразрядному выходу датчика положения 8 оси β, многоразрядному выходу блока первичной обработки принятых оптических сигналов 13, и второму многоразрядному выходу неподвижной части вращающегося контактного устройства 27б, выход которого соединен с третьим входом подвижной части ВКУ 27а, многоразрядный выход которого соединен с первым многоразрядным входом неподвижной части ВКУ 27б. Первый многоразрядный выход ВКУ 27б подключен к первому многоразрядному входу блока управления приемопередающими радио и оптическими каналами 16.

Первый, второй и третий многоразрядные выходы блока управления 16 подключены соответственно к второму многоразрядному входу неподвижной части ВКУ 27б, многоразрядному входу блока вторичной обработки принятых радиосигналов 18 и многоразрядному входу блока вторичной обработки принятых оптических сигналов 17.

Первый и второй выходы блока управления приемопередающими радио и оптическими каналами 16 соединены соответственно с первым входом датчика 8 положения оси β и первым входом датчика положения 7 оси α.

Первый, второй, третий, четвертый и пятый многоразрядные входы блока управления станцией 19 подключены соответственно к многоразрядному выходу блока вторичной обработки принятых оптических сигналов 17, многоразрядному выходу блока интерфейса с оператором станции 20, к многоразрядному выходу блока вторичной обработки принятых радиосигналов 18, многоразрядному выходу датчика 7 положения оси α и многоразрядному выходу блока интерфейса внешних целеуказаний 23.

Первый, второй и третий многоразрядные выходы блока управления станцией 19 соединены соответственно с вторым многоразрядным входом блока управления приемопередающими радио и оптическими каналами 16, с многоразрядным входом блока передачи информации внешним потребителям 22 и мнооразрядным входом блока отображения информации станции 21. Первый и второй выходы блока управления станцией 19 подключены соответственно к первому входу блока управления приводом 25 по оси β и первому входу блока управления приводом 24 по оси α.

Первый, второй, третий и четвертый выходы блока вторичного электропитания 26 подключены соответственно к вторым входам привода 5 по оси α, блока управления приводом 24 по оси α и блока управления приводом 25 по оси β, к второму входу датчика 8 положения оси β, к входу неподвижной части ВКУ 27б, к вторым входам привода 6 для оси β и датчика 7 положения оси α, входу блока управления приемопередающими радио оптическими каналами 16, входу блока вторичной обработки принятых радиосигналов 18, входу блока управления станцией 19, входу блока 20 интерфейса с оператором станции, входу блока отображения информации станции 21, входу блока передачи информации внешним потребителям 22 и входу блока интерфейса внешних целеуказателей 23.

Оптическая передающая антенна 2 и лазерный передатчик 9 обеспечивают заданную угловую расходимость и энергию лазерного излучения, направляемого к объекту, и могут быть реализованы на основе известных устройств данного назначения, например, (см. книгу «Инфракрасные лазерные локационные системы»; авторы: Протопопов В.В., Устинов Н.Д. М.: Воениздат, 1987 г., стр. 45; S.G.Lambert, W.L.Casey Laser Communications in Space. Artech House, 1995, стр. 119-128).

Оптическая приемная антенна 3 и приемник оптических сигналов 10 осуществляют прием оптического сигнала, отраженного от объекта, и могут быть выполнены в виде стандартных узлов, применяемых при построении лазерных локационных станций. Конструктивно блок приемной оптики 3 может быть реализован в виде оптического объектива (см., например, S.G. Lambert, W.L. Casey Laser Communications in Space. Artech House, 1995. стр. 119-128). Приемник оптических сигналов 10 может быть реализован по блок-схеме фиг.3.

Приемопередающая радиоантенна 4 и диаграммообразующая схема 11 предназначены для излучения и приема зондирующих импульсов в радиодиапазоне. Радиоантенна 4 может быть выполнена, например, в виде фазированной антенной решетки (ФАР) или неэквидестантной ФАР, а диаграммообразующая схема 11 на основе волноводно-распределительного устройства с фазовращателями проходного типа (см. «Проектирование фазированных антенных решеток», под ред. Воскресенского Д.И.; изд-во «Радио и связь». М., 1981 г.).

Компоновочно-передающая оптическая антенна 2, приемная оптическая антенна 3, приемопередающая радиоантенна 4, лазерный передатчик 9 и приемник оптических сигналов 10 выполнены в виде единого объединенного модуля. Изобретение предусматривает различные варианты конструктивной реализации данного модуля. Возможные варианты компоновки плоской ФАР (или НФАР) и приемопередающей оптики многообразны и диктуются конкретными тактико-техническими требованиями и возможностями конструктивного размещения комплекса на подвижном средстве. При этом при выборе конкретного варианта реализации модуля необходимо обеспечивать минимальный разнос фазового центра радиоантенны и оптического центра приемной оптики. Предлагаемая методика совмещения оптического раскрыва с раскрывом радио-антенны носит универсальный характер и описывается ниже. Примеры построения совмещенной компоновки плоских ФАР или НФАР с приемопередающей оптикой приведены на фиг.5, 6 и 7.

Опорно-поворотное устройство 30 обеспечивает ориентацию плоскости раскрыва ФАР (или НФАР) в преимущественном направлении обзора пространства и может быть выполнено по традиционной азимутально-угломестной схеме, (см. книгу «Инфракрасные лазерные локационные системы»; авторы: Протопопов В.В., Устинов Н.Д. М.: Воениздат, 1987 г., стр. 78).

Блок 12 питания и управления лазерным передатчиком предназначен для обеспечения заданных пространственно-временных характеристик лазерного канала и выполнен по известной схемотехнике (см., например, Ежегодный Международный каталог оптоэлектронных приборов зарубежных фирм 2001 г. «Laser Focus World. Buyers Guide 2001 the Optoelectronics Industry Sourcebook». Vol.36).

Блок первичной обработки принятых оптических сигналов 13 осуществляет пространственно-временную фильтрацию принятого станцией лазерного сигнала, отраженного от объекта, и может быть реализован на современной элементной базе (ПЛИС-ов, ЦПОС и других стандартных микросхем), (см., например, информационные материалы ЗАО "Scan Engineering Telecom", Россия, г. Воронеж, а также информационные материалы ЗАО "Инструментальные системы", Россия, г.Москва).

Блок 14 передающих и блок 15 приемных модулей ФАР (или НФАР) осуществляют, соответственно, излучение зондирующих импульсов, прием и селекцию импульсов, рассеянных целью. Данные блоки могут быть выполнены в виде аналогичного назначения стандартных блоков РЛС, находящихся в эксплуатации в настоящее время.

Блок управления приемопередающими радио и оптическими каналами 16 обеспечивает программно-аппаратное управление режимами лазерного и радиоканалов и может быть реализован, например, на базе промышленного компьютера ADVANTECH (см., приложение, информационные материалы компании «ПРОСОФТ», Россия, г.Москва).

Блок вторичной обработки принятых оптических сигналов 17 и блок вторичной обработки принятых радиосигналов 18 осуществляют соответственно обнаружение и «завязку» траекторий объектов, находящихся в зоне действия станции и могут быть реализованы каждый в виде программно-управляемого процессора обработки сигналов (см., например, информационные материалы ЗАО "Инструментальные системы", Россия, г.Москва, модуль ADP101PCI, ADP6713PCI).

Блок управления станцией 19 обеспечивает управление режимами работы станции, обеспечивает взаимодействие двух каналов (лазерного и радио) и может быть реализован, например, на базе промышленного компьютера ADVANTECH (см., приложение, информационные материалы компании «ПРОСОФТ», Россия, г.Москва). Укрупненная блок-схема алгоритма работы станции приведена на фиг.4. Полное и подробное программное обеспечение для работы патентуемой ЛРЛС в различных режимах разработано заявителем и содержится в его технической документации.

Интерфейсы 20 и 23 обеспечивают соответственно возможность управления станции оператором и получение целеуказаний от любого внешнего источника и реализованы по известной схемотехнике цифровых устройств на базе микропроцессоров.

Блок отображения информации станции 21 предназначен для вывода оператору станции информации о задействованных режимах работы станции, измеряемой координатной информации об объектах в зоне действия станции и может быть реализован в виде стандартного монитора персональной ЭВМ и печатающего устройства.

Блок передачи информации внешним потребителям 22 обеспечивает формирование цифровых сигналов, несущих информацию об измеренных координатах объектов в зоне действия станции, а также любой служебной информации о работе станции, представляющей интерес потребителю, и может быть выполнена по известной схемотехнике цифровых устройств (например, Ступин Ю.В. Методы автоматизации физических экспериментов и установок на основе ЭВМ. - М.: Энергоатомиздат, 1983, - 288 с.).

Блок 24 управления приводом по оси α и блок 25 управления приводом по оси β осуществляют поворот опорно-поворотного устройства 30 соответственно по двум осям и наведение лазерного и радиолучей на объект измерения. В качестве приводов 24 и 25 могут быть применены стандартные редукторные или безредукторные приводы (см., например, Цаценкин В.К. «Безредукторный автоматизированный электропривод с вентильными двигателями». М.: Изд-во МЭИ, 1991 г.).

Блок вторичного электропитания 26 необходим для выработки и подачи на все другие блоки и узлы станции требуемых питающих напряжений и может быть реализован по стандартной схемотехнике блоков вторичного электропитания, широкий набор таких блоков питания поставляется отечественными и зарубежными производителями (см., например, каталог компании «ПРОСОФТ», Россия, г.Москва).

Блок вращающегося контактного устройства (ВКУ) выполнен в виде двух частей, одна часть которого 27а расположена на опорно-поворотном устройстве 30 (подвижная часть ВКУ), а другая - 27б (неподвижная часть ВКУ) - на неподвижной части станции. Блок вращающегося контактного устройства (27а, б) необходим, для обеспечения передачи информационных сигналов, команд и питания между подвижной и неподвижной частями станции и представляет стандартное устройство, широко применяемое в радиолокационных станциях, конструкция которых предусматривает поворот радиоантенны в широком диапазоне углов. Конструктивное исполнение ВКУ стандартное и хорошо известное (см., например, «Справочник по радиолокации»; т.4 «Радиолокационные станции и системы». М.: Советское радио, 1978 г.).

Блоки 28 и 29 соответственно контрольно-юстировочная радиоантенна и приемо-передающий блок контроля радиоканала необходимы для тестовой проверки параметров аппаратуры радиоканала после развертывания станции на рабочей позиции и представляет из себя стандартное приемо-передающее радиолокационное устройство (см., например, «Справочник по радиолокации»; т.4 «Радиолокационные станции и системы». М.: Советское радио, 1978 г.).

Патентуемая лазерно-радиолокационная станция является двухканальным локационным комплексом. Первый информационно-измерительный канал осуществляет радиолокационное обнаружение, слежение и сопровождение объекта и тем самым обеспечивает уточненное целеуказание для второго информационно-измерительного канала и включает блоки 4, 11, 14, 15. Второй информационно-измерительный канал осуществляет лазерную (оптическую) локацию подвижного объекта, обеспечивая высокоточные координатные измерения и включает блоки 2, 3, 9, 10, 12, 13, при этом остальные блоки в соответствии с фиг.1,2 - общие для обоих каналов.

Авторами настоящего изобретения найдены и реализованы новые компоновочные, схемотехнические и алгоритмические решения, которые позволяют на качественно новом уровне организовать работу лазерно-радиолокационной станции.

Установлено, что при симметричном расположении приемопередающей оптики ЛЛС в раскрыве антенного полотна достигается совмещение оптической и радиотехнической осей систем и устраняются недостатки, присущие существующему пространственно, разнесенному варианту РЛС и ЛС. Однако такое совмещение станций, использующих различные физические принципы локации, не является чисто механическим объединением систем, так как в зависимости от геометрии и формы объединенного раскрыва существенным образом изменяются не только алгоритмы управления лучом ФАР и алгоритмы определения угловых координат целей, но и геометрия используемой антенной системы. Например, при использовании неэквидистантных ФАР (НФАР), имеющих ряд преимуществ перед эквидистантными решетками в части широкополосности, возможности сокращения числа элементов при сохранении разрешающей способности, меняется внутренняя структура НФАР, определяемая законом расстановки элементов в раскрыве (см. Гусевский В.И. «Метод апертурных ортогональных полиномов и его применение в антенной технике» - Зарубежная радиоэлектроника 2001 г., №3, с.50-72).

Это утверждение с очевидностью вытекает из рассмотрения четырех вариантов расположения ЛС в пределах плоского антенного раскрыва - Ω, (см. фиг.5, 6).

Установлено, что для всех вариантов объединенных антенных раскрывов формулы для определения ортогональных полиномов оказываются различными. В соответствии с методом апертурных ортогональных полиномов (АОП) алгоритмы фазирования антенных элементов ФАР, обеспечивающие наведение главного лепестка диаграммы направленности (ДН) в заданное направление, определение угловых координат цели либо по принципу равносигнальной зоны, либо с использованием моноимпульсного метода с одновременной пространственной фильтрацией сигналов и помех путем формирования глубоких провалов в ДН в направлениях прихода помех определяются конкретной геометрией и формой раскрыва, а также амплитудно-фазовым распределением поля в пределах антенного полотна.

Процедура построения алгоритмов фазирования связана с нахождением последовательности двумерных апертурных ортогональных полиномов (см. Гусевский В.И. «Метод апертурных ортогональных полиномов и его применение в антенной технике»). Синтезируемое фазовое распределение представляется отрезком двумерного обобщенного ряда Фурье по таким полиномам. В этом случае гармоники первого порядка ряда Фурье несут ответственность за ориентацию главного лепестка ДН в некотором направлении по критерию наилучшего среднеквадратичного приближения к фазовому распределению поля в раскрыве ФАР с учетом амплитудного распределения и формы раскрыва, а высшие гармоники ряда Фурье влияют в основном на структуру боковых лепестков и форму главного лепестка ДН.

Так как первые гармоники ряда Фурье ортогональны сумме всех высших гармоник, то при адаптивной вариации коэффициентами Фурье высших гармоник ориентация главного лепестка ДН и его форма остаются неизменными, если норма фазовых искажений, определяемых высшими гармониками, не превышает заданной величины..

Выборка номеров высших гармоник в процессе управления и адаптации осуществляется по критерию качества подавления помеховых сигналов с обеспечением минимального снижения коэффициента усиления в главном направлении путем минимизации следующего функционала:

где С_nm, - коэффициенты Фурье высших гармоник,

λ_k - множитель Лагранжа,

(θ_k,λ_k) - направления формирования провалов в ДН,

N₁,N₂ - число элементов в строке и в столбце, соответственно.

Функция фазирования Ф(х,у), обеспечивающая ориентацию луча в заданном направлении - (θ₀,ϕ₀), определяется из системы уравнений

где θ₀,ϕ₀ - углы линии визирования в сферической системе координат, полярная ось которой совпадает с нормалью к общему центру антенного и оптического раскрывов,

cosγ_х, cosγ_у - направляющие косинусы линии визирования,

α₁₁, b₀₁, b₁₁ - коэффициенты апертурных ортогональных полиномов первого порядка,

C₁₀,C₀₁ - коэффициенты Фурье, причем,

p₁₀(х,у)=α₁₁х+α₁₀, p₀₁(х,у)=b₁₁у+b₀₁х+b₁₀

где, в свою очередь,

Ω - область объединенного плоского антенного и оптического раскрывов,

2l - максимальный диаметр области Ω,