В.Ю. Лоскутов¹, С.А. Растворов², М.В. Родин³, В.В. Чапурский⁴
¹−⁴ МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)
Постановка проблемы. Актуальна задача использования малого числа уже существующих радиолокационных станций (РЛС) общего назначения (ОН), в том числе с фазированными антенными решетками (ФАР), для радиолокационного наблюдения в дальней и ближней воздушной зонах в специфических условиях необорудованных аэродромов. Использование двух или трех одинаковых РЛС ОН, разнесенных в пространстве, позволит при совместной когерентной обработке принимаемых сигналов на основе принципов интерферометрии и фазовой пеленгации увеличить точность измерения высоты (угла места) воздушных судов (ВС) в зоне взлета-посадки.
Цель. Провести анализ интерферометрического режима измерения высоты полета (угла места) ВС в двух- и трехпозиционных системах разнесенных РЛС с ФАР, учитывая их основные параметры: ширину диаграммы направленности антенн (ДНА) по углу места, пространственный разнос фазовых центров (ФЦ) их антенных систем (АС) и ширину полосы частот ЛЧМ‑зондирующих сигналов (ЗС) РЛС.
Результаты. Перечислены принципы и приведены примеры интерференционных измерений высоты (угла места) ВС в зоне взлета-посадки при использовании системы разнесенных РЛС с ФАР. Проанализированы двух- и трех-позиционные системы РЛС с вертикальным и горизонтальным разносом самих РЛС или их АС при высоких отношениях сигнал/шум на малых дальностях. Рассмотрена некооперативная когерентная совместная обработка принимаемых сигналов с вычислением обобщенных корреляционных интегралов в координатах «горизонтальное расстояние – высота» или «дальность – угол места». Выполнено сравнение вариантов разнесенных систем РЛС на основе анализа структуры двумерных сечений «дальность – высота» и «дальность – угол места» модулей обобщенных корреляционных интегралов системы обработки принимаемых сигналов. Показано, что продольное расположение двух или трех РЛС на прямой, параллельной взлетно-посадочной полосе (ВПП), более предпочтительно.
Практическая значимость. Полученные аналитические выражения для обобщенного корреляционного интеграла совместной когерентной обработки сигналов с выхода приемных каналов РЛС при их работе в некооперативном режиме позволили провести анализ разрешающей способности интерференционных измерений по углу места в когерентных системах из двух или трех РЛС с узконаправленными ФАР и ЛЧМ ЗС . Рассмотрены разные варианты расположения однотипных РЛС С‑диапазона при работе в зоне посадки воздушных судов на ВПП аэродрома: исходный вариант однопозиционной РЛС и четыре варианта с различным пространственным разносом позиций двух и трех РЛС с ФАР или их АС, потенциально позволяющих измерять высоту (угол места) ВС в интерферометрическом режиме с увеличенной точностью.
Лоскутов В.Ю., Растворов С.А., Родин М.В., Чапурский В.В. Принципы прецизионного измерения высоты и угла места воздушных судов в некооперативной системе разнесенных РЛС с ФАР // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2022. Т. 20. № 1‑2. С. 25−36. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700814-202201-03
- Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. М.: Сов. радио. 1970.
- Черняк В.С. Многопозиционная радиолокация. М.: Радио и связь. 1993.
- Чапурский В.В. Избранные задачи теории сверхширокополосных радиолокационных систем. Изд. 3-е. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2017.
- Крючков И.В., Нефедов С.И., Нониашвили М.И., Чапурский В.В. Обобщенные функции неопределенности пространственно многоканальных РЛС типа MIMO с узконаправленными диаграммами передающих и приемных элементов // Радиотехника. 2013. № 11. С. 14−23.
- Лоскутов В.Ю., Слукин Г.П., Чапурский В.В. Спектральный метод обработки сигналов в многочастотных пространственно многоканальных РЛС // Радиотехника. 2011. № 11. С. 39−49.
- Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Ч. 1. М.: Сов. радио. 1966.
- Крючков И.В., Чапурский В.В. Аналитическая аппроксимация обобщенной функции неопределенности системы радиолокационного синтезирования апертуры типа MIMO // Радиотехника и электроника. 2017. Т. 62. № 11. С. 1133−1141.
- Верещака А.И., Оленюк П.В. Авиационное радио-оборудование. М.: Транспорт. 1996.
- Чапурский В.В. Аддитивные и мультипликативные алгоритмы обработки сигналов в задачах MIMO локации // Электромагнитные волны и электронные системы. 2008. № 4. С. 68−80.