Радиоэлектронные средства управления воздушным движением

5.3 Устройство обработки и объединения сигналов ПРЛ и ВРЛ

К устройствам обработки и объединения сигналов ПРЛ и ВРЛ относятся: устройства обработки сигналов ПРЛ, Метео, ВРЛ, проверки кодов ВРЛ и специализированный вычислитель. Устройство обработки сигналов ПРЛ (рис. 5.3) выполняет следующие функции: обнаружение сигналов целей; измерение дальности и азимута каждой цели; устранение «дробления» полезного сигнала из-за перекрытия входным видеосигналом двух смежных элементов дальности.

Первая функция выполняется с помощью критерийного цифрового обнаружения, использующего критерий плотности «единиц» ДКС и критерий протяженности пачки ДКС по азимуту. При этом сигнал считается обнаруженным, если выполняются оба названных критерия.

Особенностью современных АПОИ является использование алгоритмов безвесовой (критерийной) обработки пачки сигналов, отраженных от цели. Это объясняется тем, что на практике пачка ДКС, полученная в результате амплитудного квантования отраженных сигналов, является прерывистой в силу действия помех и алгоритмы безвесовой обработки оказываются более эффективными по сравнению с алгоритмами весовой обработки. Кроме того, такие алгоритмы характеризуются простотой технической реализации и универсальностью. При безвесовой обработке производится обнаружение и фиксация начала пачки ДКС по критерию «к» из «n», фиксация конца пачки ДКС по критерию - ? нулей подряд. Обнаружение начала пачки ДКС осуществляется отдельно для каждого элемента дальности с помощью устройства «движущегося окна», ДОК, счетчика Сч и цифрового порогового устройства (ПУ). Входной ДКС предварительно обрабатывается в схеме предотвращения пропуска цели, состоящей из логической схемы ИЛИ и триггера Тг.

Рассмотрим работу устройства «движущегося окна», При вращении антенны РЛС по азимуту с постоянной скоростью формируется пачка из n ДКС, соответствующая одной цели. Максимальное число n определяется шириной ДНА в горизонтальной плоскости, периодом повторения зондирующих импульсов и скоростью вращения антенны РЛС. Момент появления первого ДКС пачки заранее не известен, так как зависит от измеряемых дальности и азимута цели. Устройство ДОК выполняет функцию хранения ДКС, полученных в смежных периодах зондирования, и обеспечивает выдачу хранимой информации для любого элемента дальности при неизвестном времени появления пачки ДКС. По мере перемещения диаграммы направленности по азимуту хранимая в регистре сдвига ДОК информация обновляется путем сдвига вправо содержимого всех разрядов в такт с импульсами ТИ (Тп) и затем помещается в освободившийся первый разряд ДКС, полученного в текущем периоде зондирования. Очевидно, содержимое регистра сдвига полностью обновляется за n периодов зондирования. Регистр сдвига можно рассматривать как «движущееся окно», которое перемещается по азимуту синхронно с вращением антенны РЛС и обеспечивает «просмотр» n смежных азимутальных позиций для одного элемента (кольца) дальности.

Регистр сдвига обеспечивает хранение информации только для одного элемента дальности. Для числа элементов дальности N=Tп/t требуется иметь большое число таких регистров. В ряде современных АПОИ для всех элементов дальности используется общий регистр сдвига. В этом случае хранение информации для всех элементов осуществляется в восьмиразрядных ячейках ОЗУ, а регистр сдвига используется поочередно для обновления этой информации. Требуемый объем памяти ОЗУ составляет Q=(n-1)N (бит), где n - число периодов зондирования; N - число элементов дальности. Обработка пачки ДКС, полученной в некотором элементе дальности, производится подсчетом числа единиц на n смежных азимутальных позициях и сравнением полученной суммы с пороговым значением k. Если сумма равна или больше k, то на выходе порогового устройства ПУ вырабатывается признак начала пачки Н (логическая единица).

Вычисление оценки азимута цели производится в вычислителе азимута (рис. 5.3) следующим образом. С выхода ПУ1 в вычислитель азимута поступает признак начала пачки Н, который используется как сигнал отсчета азимута н. При этом из регистра а текущий азимут антенны переписывается в соответствующую данному элементу дальности ячейки ОЗУ.

При наличии сигнала «Цель есть» на выход устройства обработки сигналов ПРЛ поступает оценка дальности Д вместе с поправкой точной дальности Д, определяемые по номеру элемента дальности, в котором обнаружена цель, и оценка азимута при наличии признака перекрытия и сигнала «Цель есть». Устройство обработки сигналов Метео обеспечивает формирование сигналов «контуров» метеообразований для передачи в центр УВД.

Первичная обработка метеосигналов производится раздельно для двух уровней квантования по амплитуде с целью получения контуров метеообразований с двумя градациями по мощности. При формировании сигналов границ метеообразований используется цифровой обнаружитель типа «k из n».

В устройстве проверки кодов канала ВРЛ производится проверка правильности кодов ИКАО с целью очистки входного сигнала от несинхронных помех. Проверка кодов России не производится.

В устройстве обработки сигналов ВРЛ используется та же величина элементов дальности и такая же система критериев, что и в устройстве обработки сигналов ПРЛ. На входе канала ВРЛ формируются коды азимута, дальности и азимутальной ширины пачки ДКС, признанной в качестве отметки от цели, и коды дополнительной информации, которые передаются в специализированный вычислитель для объединения с информацией первичной РЛС.

Основные функции специализированного вычислителя (СВ):

- прием и временное хранение информации ПРЛ и ВРЛ;

- отождествление пачек ДКС ПРЛ и ВРЛ;

- отождествление пачек ДКС ВРЛ и дополнительной информации;

- формирование выходных сообщений;

- формирование информации для устройства управления критериями.

Вспомогательные функции СВ:

- генерирование контрольных сигналов для ряда других устройств АПОИ;

- прием и обработка управляющей информации из центра УВД.

5.4 Устройство управления, контроля и трансляции АПОИ

В состав канала управления и контроля АПОИ входят устройства: синхронизации; управления критериями; управления и автоматического встроенного контроля (АВК).

Устройство синхронизации обеспечивает формирование различных синхронизирующих и тактовых импульсов, например, масштабные импульсы и импульсы формирования кода поправки. Источником опорного колебания является общий задающий генератор с кварцевой стабилизацией частоты ( 16 МГц). Различные тактовые последовательности формируются из опорного сигнала делением частоты с помощью делителей.

Устройство управления критериями обеспечивает прием из специализированного вычислителя различных критериев обработки для каналов ПРЛ и ВРЛ, которые вырабатываются в вычислителе. Критерии могут изменяться независимо для четырех зон по дальности.

Устройство управления в АВК обеспечивает управление работой аппаратуры и ее диагностирование. В частности, с помощью этого устройства осуществляются: индикация состояния аппаратуры в рабочем режиме; контроль и ввод информации в режиме отладки; выдача сигналов о состоянии аппаратуры на пульт оператора; прием от СВ информации о контрольных точках и генерация сигналов имитации целей для каналов ПРЛ и ВРЛ; обнаружение некоторых типов отказов и контроль общей работоспособности аппаратуры. Контроль отдельных устройств производится по определенной программе подключением их к выходам имитатора сигналов. Имеются три типа имитатора - координатных сигналов (ИКС), дополнительной информации ВРЛ (ИДИ) и синхросигналов (ИСС).

Для задания контрольных точек для СВ служат тестовые программы. Обработанная радиолокационная информация с выхода СВ через устройство сопряжения поступает в АПД, которая обеспечивает ее трансляцию по узкополосным проводным линиям связи в центр УВД. От каждой радиолокационной позиции передача информации обычно осуществляется по двум стандартным телефонным каналам связи со скоростью 1200 или 2400 бит/с.

В зависимости от скорости передачи информации используется двух или четырехфазная дифференциальная модуляция несущей частоты сигнала, равной 1800Гц.

6. Радиолокационные системы, обеспечивающие безопасную работу аэропортов

6.1 Радиолокационные станции обзора летного поля

Назначение и общие сведения о РЛС обзора летного поля

Радиолокационные станции обзора летного поля (ОЛП) осуществляют наблюдение за самолетами, идущими на посадку при удалении от начала ВПП на 4 км и с высоты 50 м, за движением самолетов по ВПП и рулежным дорожкам; контроль за взлетающими самолетами; наблюдение и контроль за автотранспортом, пересекающим ВПП и движущимся по рулежным дорожкам.

Высокая разрешающая способность по дальности и азимуту обеспечивается в связи с использованием миллиметрового диапазона длин волн. Для обеспечения высокой разрешающей способности по дальности станция должна работать короткими импульсами, а индикатор иметь достаточно большой диаметр экрана и небольшие масштабы развертки. Для получения высокой разрешающей способности по азимуту РЛС ОЛП имеет узкую ДНА в горизонтальной плоскости. Координаты дальность и азимут, измеряемые РЛС ОЛП, равноценны при определении взаимного расположения объектов, поэтому разрешаемое расстояние по углу должно быть примерно равно разрешаемому расстоянию по дальности.

Для обеспечения хорошего кругового обзора всего летного поля и уменьшения мертвой зоны обзора РЛС ОЛП устанавливают на вышках высотой в несколько десятков метров непосредственно на аэродроме. Все объекты, находящиеся на земной поверхности и наблюдаемые из точки размещения РЛС ОЛП под различными углами места ? удалены от радиолокатора на расстояние r=h/sin?, где h - высота установки антенны РЛС.

Уменьшение длительности импульса и времени восстановления приемника позволяет уменьшить минимальную дальность действия.

Диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости имеет форму cosec²? и ширину луча 48°, ширина луча антенны в горизонтальной плоскости 0,2°.

В горизонтальной плоскости пределы зоны обзора составляют 360° благодаря круговому вращению антенны в горизонтальной плоскости. В гражданской авиации применяется импульсная РЛС ОЛП «Обзор-2», структурная схема которой приведена на рис. 6.1.

Основными составными частями РЛС ОЛП являются антенный пост и аппаратура КДП. Антенный пост является собственно радиолокатором-источником радиолокационной информации.

Аппаратура КДП включает в себя аппаратуру приема радиолокационной информации с антенного поста, ее преобразование в телевизионный сигнал и отображение на двух рабочих индикаторах. Кроме того, в состав РЛС входят устройства телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС).

Антенная система, шкаф приемо-передатчика (ШПП) и блок высокой частоты (БВЧ) предназначены для генерирования коротких радиочастотных импульсов, излучения их в пространство, приема отраженных сигналов, их усиления и детектирования.

Продетектированные сигналы усиливаются до уровня, обеспечивающего работу аппаратуры кодирования и трансляции, расположенной в шкафу синхронизации (ШС), и после преобразования совместно с синхроимпульсами и сигналами углового положения антенны, вращающейся со скоростью 60 об/мин, по двум независимым каналам транслируются на КПД. Одновременно эти сигналы для контроля качества преобразования подаются на контрольный индикатор, расположенный в стойке контроля (СК).

Устройства управления обеспечивают возможность управления аппаратурой РЛС дистанционно с КДП, централизованно из антенного поста, а также с каждого из устройств антенного поста.

В режимах дистанционного и централизованного управления, устройства управления обеспечивают возможность автоматического включения аппаратуры РЛС по сигналам с панелей дистанционного или централизованного управления. В этих режимах осуществляется автоматическое включение резервных комплектов аппаратуры по сигналам от устройств встроенного контроля.

На КДП радиолокационная информация, синхроимпульсы и сигналы углового положения антенны поступают на шкаф управления и распределения ШУР, где они разделяются, преобразуются и поступают на шкафы графеконных преобразователей ШГП. В ШГП радиолокационная информация преобразуется в телевизионный сигнал и через шкаф управления и распределения подается на два рабочих телевизионных индикатора (ТИК) и на стойку выносного контрольного устройства (ВКУ) и телеуправления-телесигнализации (ТУ-ТС) для отображения на контрольном телевизионном индикаторе.

Включение резерва аппаратуры антенного поста в работе предусмотрено при централизованном или дистанционном режимах управления РЛС и в зависимости от типа аппаратуры осуществляется автоматически, полуавтоматически или вручную.

Автоматически включение резерва в работу производится по сигналам отказа устройств с помощью устройства логической автоматизации.

Функциональная схема РЛС обзора летного поля

Функциональная схема РЛС ОЛП представлена на рис 6.2. Высокочастотные сигналы формируются в передатчике РЛС с момента поступления импульса

запуска, поступающего с выхода блоков синхронизации соответствующего комплекта. ВЧ-сигналы через устройства контроля и ВЧ-тракт передатчика поступают на волноводный переключатель БВЧ, затем в антенну и излучаются в пространство. Выход второго комплекта шкафа приемо-передатчика подключен к эквиваленту антенны.

Отраженные сигналы с выхода антенны по тому же тракту через устройство контроля поступают на вход приемника. Развязка между выходом передатчика и входом приемника обеспечивается волноводным переключателем.

С выхода приемника РЛС продетектированные и усиленные сигналы поступают на шкаф синхронизации, куда поступают также сигналы угловой информации в параллельном коде (коде Грея) с датчиков угла, установленных на колонне привода вращения антенны и механически связанных с ней.

С выхода блока кодирования и трансляции информации смесь видеосигналов с синхроимпульсами и кодами углового положения антенны через схему переключений поступает на кабельную линию трансляции информации и на блок кодирования информации стойки контроля. Декодированные и сформированные в блоке декодирования информации сигналы поступают на контрольный индикатор кругового обзора, на экране которого также присутствует азимутально-дальномерная электронная сетка.

В шкафу синхронизации вырабатываются сигналы синхронизации и стробирования, определяющие синхронность работы всего изделия, а также преобразовываются сигналы угловой информации, используемые для формирования развертывающих напряжений в ИКО и ТИКО.

Устройства шкафа синхронизации (ШС) обеспечивают синхронность работы всех устройств РЛС. Сигналы синхронизации, угловой информации и видеосигналы поступают на ИКО, на экране которого отображается наземная обстановка на летном поле.

Декодированная видеоинформация через шкаф управления и распределения (рис. 6.1) поступает на входы трех шкафов графеконного преобразователя, куда поступают и сигналы управления ШГП.

В ШГП происходит преобразование радиолокационной информации в телевизионный сигнал. Два ШГП являются рабочими, а третий-резервный.

Особенности построения РЛС ОЛП в основном связаны с применением восьмимиллиметрового диапазона волн, оказывающего существенное влияние на структуру антенного поста и приемо-передатчика.

Антенная система предназначена для излучения электромагнитной энергии в пространство и приема отраженных от цели сигналов. Благодаря узкой ДН в горизонтальной плоскости (0,2°) антенна обеспечивает высокую разрешающую способность по азимуту. Коэффициент усиления антенны - не менее 60000.

Скорость вращения антенны 60 об/мин; уровень боковых лепестков - не более -- 20 дБ; ДН в вертикальной плоскости - косекансная. Антенна может работать при вертикальной, круговой или эллиптической поляризации поля. Управление поляризацией дистанционное. Отражатель облучается Е-плос-костным рупором, помещенным в фокусе отражателя.

Поляризационная решетка, расположенная перед раскрывом рупорного облучателя, может поворачиваться параллельно плоскости раскрыва на +180° со скоростью до 2 об/мин.

В случае, когда угол между пластинами и раскрывом облучателя составляет 45% антенна излучает (принимает) поле круговой поляризации.

Поле круговой поляризации используется для подавления помех от метеообразований (дождь, снег и т. п.).

При использовании круговой поляризации имеет место не полное подавление отражений от метеообразований, и можно говорить только о приеме существенно ослабленного поля, поэтому при отсутствии метеообразований используется линейная поляризация.

Приемник и передатчик (рис. 6.3) связаны между собой общей системой автоматики и управления, которая обеспечивает как работу приемо-передающих устройств в целом, так и индивидуальное включение и выключение приемника и передатчика.

Рис. 6.3. Структурная схема ШПП

ВЧ сигнал передатчика генерируется магнетронным генератором. В подмодуляторе вырабатывается импульс управления модулятором необходимой длительности и амплитуды. В модуляторе импульс подмодулятора усиливается до амплитуды, необходимой для нормальной работы магнетронного генератора. Магнетронный генератор генерирует высокочастотные импульсы.

Уменьшенные по мощности на 50 дБ сигналы передатчика поступают через ВЧ-тракт на ответвитель с ослаблением 10 дБ и далее в приемник для работы системы АПЧ и на устройство контроля частоты и огибающей ВЧ импульсов.

Чтобы не допустить попадания высокочастотной мощности передатчика на вход приемника, между входом последнего и плечом 3 циркулятора установлен разрядник защиты приемника.

На приемник (рис. 6.4) также поступают синхронизирующие импульсы, необходимые для запуска соответствующих устройств и контроля работоспособности приемника.

Рис. 6.4. Структурная схема приемника ОЛП

Приемник ОЛП предназначен для усиления, детектирования и трансляции принятых сигналов.

Приемник ОЛП представляет собой супергетеродин с двойным преобразованием частоты, автоматическими регулировками усиления ВАРУ и ШАРУ, автоматической подстройкой частоты первого гетеродина и непрерывным самоконтролем работоспособности. В канале приема осуществляются усиление, селекция, преобразование, детектирование принятых сигналов и их трансляция на аппаратуру КДП.

Канал АПЧ осуществляет подстройку частоты первого гетеродина так, чтобы разность частот между магнетроном передатчика и клистроном гетеродина составляла 700 МГц.

РЛС обзора летного поля «Аксай»

Радиолокационная станция обзора летного поля «Аксай» (РЛС ОЛП «Аксай») предназначена для установки в аэропортах гражданской авиации и обеспечивает круговой радиолокационный обзор земной поверхности (с возможностью установки необходимого рабочего сектора обзора) и отображение наземной обстановки на летном поле: воздушных судов, транспортных средств, стай птиц, крупных животных, людей и других наземных предметов, находящихся на ВПП, рулежных дорожках, перроне, стоянках с твердым покрытием.

Технические характеристики

1. РЛС ОЛП «Аксай» обеспечивает обнаружение с вероятностью 0,9 воздушных судов и транспортных средств с эффективной отражающей поверхностью не менее 2 кв. м, находящихся на ВПП, РД с искусственным покрытием, при этом:

а) максимальный радиус обнаружения в плоскости земли:

- для воздушного судна, транспортного средства 5000 м

- для одного человека 2000 м

б) минимальный радиус обнаружения в плоскости земли 50 м

в) разрешающая способность: по дальности 16 м

по азимуту 0,8 град.

г) погрешность измерения координат: по дальности - не более 20 м

по азимуту - не более 30 мин

2. Темп обновления информации 1,5 с

Скорость вращения антенны 39-41 об/мин

3. Угол обзора в горизонтальной плоскости 360 град.

4. Длина волны 3,2 см

5. Поляризация горизонтальная или вертикальная

6. Среднее время наработки на отказ не иене 2000 ч

Средний ресурс до предельного состояния не менее 80000 ч

7. РЛС ОЛП «Аксай» обеспечивает работоспособность в условиях:

- изменение температуры окружающей среды: от - 50 до +50 град.

- относительная влажность воздуха при температуре 25 град 98%.

- воздействие ветровых нагрузок со скоростью воздушного потока до 30 м/с.

8. Питание от трехфазной сети напряжением 323 - 418 В частотой 50 Гц.

6.2 Метеорологические РЛС

Метеорологические РЛС служат для анализа метеорологической обстановки с целью повышения безопасности и регулярности навигации при УВД. При этом используются радиолокаторы сантиметрового и миллиметрового диапазонов, позволяющие наблюдать и исследовать облака и осадки, а также турбулентные атмосферные образования. Это возможно благодаря тому, что в указанных диапазонах волн уровень отраженных от атмосферных образований сигналов достаточен для их обнаружения.

Метеорологические РЛС позволяют непрерывно наблюдать за атмосферными образованиями в области пространства радиусом до нескольких сотен километров, измерять характеристики этих образований и классифицировать их, получать горизонтальные и вертикальные разрезы атмосферы, определять структуру облачных слоев и измерять их высоту. Информация, полученная метеорологическими РЛС, передается в метеослужбу аэропорта и руководителю полетов и используется при организации и управлении воздушным движением. Промышленностью выпускаются метеорологические РЛС типов МРЛ-1, МРЛ-2 и МРЛ-5.

Принцип работы и структурная схема типовой метеорологической РЛС

Метеорологические РЛС представляют собой обычные импульсные РЛС, имеющие ряд особенностей, связанных с условиями распространения и отражения электромагнитных волн. Объекты зондирования состоят из большого числа мелких частиц (капли дождя, льдинки и пр.), расположенных относительно близко друг от друга и занимающих некоторый объем пространства. Под действием ветра и силы тяжести эти частицы находятся в непрерывном движении и вследствие этого изменяются их относительное расположение и ориентация. Каждая частица отражает радиоволны, и радиолокационная станция принимает результирующий отраженный сигнал.

Оптимальными при обнаружении ближней и дальней границ дождя на больших расстояниях являются волны длиной 2...3 см. На небольших расстояниях наиболее эффективна длина волны, лежащая в области миллиметровых волн. Только при обнаружении дальней границы очень сильных дождей на расстоянии 250 км оптимальными становятся волны длиной 4...5 см.

Обнаружение различных атмосферных образований вызывает необходимость использования в метеорологических РЛС одновременно нескольких длин волн (например, 2 см, 3 см, 8 мм, 4 мм, 2 мм).

Рассмотрим структурную схему метеорологической РЛС (рис. 6.5).

Станция работает в двух частотных диапазонах - миллиметровом и сантиметровом. Радиолокатор имеет два высокочастотных канала: канал 1-для генерирования и приема сигналов миллиметрового диапазона волн, канал 2-для генерирования и приема сигналов сантиметрового диапазона. Каждый канал имеет свой передатчик ПРД и приемник ПРМ, связанные с общей приемопередающей антенной А.

Антенная система выполнена в виде круглого параболического отражателя, в фокусе которого размещен рупорный облучатель. Ввиду того, что для обоих каналов применяется общая антенна, ширина диаграммы направленности получается различной для каналов 1 и 2. В станции используется игольчатая диаграмма направленности с круглым сечением. Ширина диаграммы направленности в миллиметровом диапазоне 13 секунд, а в сантиметровом 44 секунды. Антенна может вращаться в горизонтальной плоскости в пределах 360° и качаться в вертикальной плоскости в пределах 1...105°. За исключением высокочастотной аппаратуры, все остальные устройства являются общими для обоих каналов станции.

В метеорологических РЛС применяются три типа индикаторов: индикатор кругового обзора (ИКО), индикатор дальность-высота (ИДВ) и амплитудный индикатор (ИА).

Схема формирования сигналов Изо-Эхо позволяет на экране ИКО выделять области наиболее интенсивных атмосферных образований. Индикатор имеет масштабы дальности 25, 100 и 300 км.

Индикатор «Дальность - высота» имеет масштабы по высоте 2,5; 5; 10 и 20 км и по дальности 5, 10, 20, 40 км.

В качестве ИА используется двухлучевой амплитудный индикатор, который имеет две линии развертки, смещенные друг относительно друга по вертикали. Масштабы дальности по одной развертке равны 0,5, 1; 5; 10; 20; 40 и 100 км, а по другой -5, 10, 20, 100, 300 км. Двухлучевой амплитудный индикатор позволяет наблюдать сигналы каналов 1 на одной развертке и сигналы канала 2 - на другой. Для повышения дальности обнаружения малоинтенсивных атмосферных образований сигналы, принятые по каналу 2 станции, подаются на накопительное устройство Н, связанное с самописцем.

Так как мощность принимаемого радиолокатором сигнала зависит не только от эффективной площади рассеяния гидрометеора и расстояния до него от РЛС, но также и от мощности излучаемого сигнала и коэффициента шума приемного устройства, то для правильного ее измерения в состав радиолокатора входят измерители мощности излучаемого ИМ и отраженного ИМОС сигналов каналов 1 и 2 станции и измеритель коэффициента шума ИКШ.

Метеорологический радиолокатор имеет следующие режимы работы.

Режим кругового обзора. В этом режиме антенна вращается в горизонтальной плоскости с частотой 6 об/мин при постоянном угле наклона в вертикальной плоскости. На индикаторе кругового обзора создается общая картина состояния атмосферы в зоне действия станции.

Режим ступенчатого обзора. В этом режиме антенна вращается в горизонтальной плоскости, а ее наклон в вертикальной плоскости изменяется после каждого оборота антенны. Величину изменения наклона антенны после каждого оборота можно регулировать от 0 до 5°. Указанным образом наклон антенны в вертикальной плоскости в данном режиме изменяется в пределах от 1 до 11°. На ИКО создается общая картина состояния атмосферы в зоне действия станции под различными углами места.

Режим вертикального обзора. Антенна качается в вертикальной плоскости с частотой 2 качания в одну минуту при постоянном азимуте. На ИДВ отображается вертикальный разрез атмосферных образований при выбранном азимуте.

Режим вертикального зондирования. В этом режиме антенна неподвижна, но может быть установлена в любом направлении в горизонтальной плоскости и под любым углом в пределах 1...105°. Радиолокатор в данном режиме просматривает узкий выбранный сектор пространства.

Метеорологический радиолокатор используется для обнаружения и наблюдения различных атмосферных образований, измерения их координат и количественных характеристик. Наблюдение за состоянием атмосферы в зоне действия станции осуществляется в сантиметровом диапазоне волн в режимах кругового или ступенчатого обзора. По индикатору кругового обзора наблюдают за обнаруженными гидрометеорами и измеряют их координаты (азимут и удаление). По характеру отметок на ИКО, а также на ИДВ и ИА может быть произведена классификация атмосферных образований на очаги гроз, ливней и зоны обложных осадков.

Максимальная дальность обнаружения ливней и гроз 250...300 км, а интенсивных обложных осадков 100 км. По ИКО можно определить скорость и направление перемещения гидрометеоров по центру метеообразования за определенный интервал времени.

Наблюдение за вертикальной структурой атмосферных образований осуществляется в горизонтальной плоскости в направлении интересующего гидрометеора, и включается режим вертикального обзора. Радиолокатор работает поочередно на миллиметровом и сантиметровом диапазонах волн. По ИВД определяются высота облачных слоев и вертикальная протяженность на удалении до 40 км.

Измерение нижней границы облаков с помощью метеорологического радиолокатора становится невозможным при выпадении осадков. Влияние осадков уменьшается в световом диапазоне волн. Поэтому в состав метеорологической РЛС входит светолокатор, работающий в световом диапазоне, который используется для получения более надежных данных о нижней границе облачных слоев.

Мощность принимаемого сигнала может быть определена по ИА. Более точно средняя мощность любого отраженного сигнала, выделенного на ИА с помощью строба, определяется измерителем мощности отраженного сигнала. Интенсивность осадков может быть оценена по ИКО с помощью схемы «Изо-Эхо».

Общие сведения о метеорологическом радиолокаторе МРЛ-5

Метеорологический радиолокатор градозащиты и штормового оповещения МРЛ-5 предназначен для обнаружения зон облаков, гроз и градовых очагов в облаках. Метеорологическая информация, получаемая от радиолокатора МРЛ-5, используется для обслуживания пунктов активных воздействий на градовые очаги с целью предотвращения градобитий, штормового оповещения аэропортов и крупных населенных пунктов.

Метеорологический радиолокатор производит: обнаружение градовых очагов в облаках, измерение их координат и определение физических характеристик; обнаружение и определение местоположения очагов гроз и ливневых осадков в радиусе до 300 км; определение горизонтальной и вертикальной протяженности метеообразований; определение верхней границы облаков любых форм и их нижней границы при отсутствии выпадающих из них осадков; измерение средней мощности радиоэхо от облачных образований и т.д.

Радиолокатор МРЛ-5 работает в следующих режимах:

- режим обзора (режим автоматического кругового обзора от 0 до 360° с регулируемой частотой вращения 0...6 об/мин; режим автоматического вертикального сканирования от 1 до 95°;

- режим ручного управления с регулируемыми скоростями 0...36°/с по азимуту и 0...75°/с по углу места; режим автоматического секторного сканирования в диапазоне 45° по азимуту и углу места);

- программный режим двух видов (автоматический круговой обзор со ступенчатым изменением угла места через 0,5; 1,5 и 3°) и автоматическое вертикальное сканирование со ступенчатым изменением азимута через 0,5; 1,5 и 3°).

Метеорологический радиолокатор МРЛ-5 работает в двух диапазонах длин волн. При этом режим штормооповещения может осуществляться на каждом из имеющихся каналов, а режим обеспечения градозащиты реализуется главным образом при совместной работе обоих каналов.

Интенсивность радиоэхо метеоцелей и их координаты, измеренные на любом канале, позволяют определить тип метеоцели и обнаружить опасные метеорологические образования.

Определение количественных характеристик градовых очагов производится автоматически с помощью специальной измерительной аппаратуры.

Индикация углового положения антенны и вычисление координат цели осуществляются цифровыми вычислительными устройствами. Предусмотрено сопряжение радиолокатора МРЛ-5 с аппаратурой автоматической обработки радиолокационной метеоинформации, а также размещение в составе

аппаратуры автоматического пеленгатора гроз.

Система управления обеспечивает работу радиолокатора на одном из двух режимов управления: «Работа» и «Настройка».

Цифровая аппаратура угловой информации и вычисления координат обеспечивает информацию на световом табло угла места и азимута с точностью до десятых долей градуса, а также наклонной, горизонтальной дальности и высоты цели, выбранной с помощью маркера дальности на экране индикатора с точностью до 200 м.

Устройство обработки, размещенное в пульте метеоролога, определяет логарифм отношения мощности радиоэхо обоих каналов радиолокатора и производит его индикацию на стрелочном приборе. Значение этого отношения используется для определения диаметра градовых частиц.

Устройство обработки формирует также разностный видеосигнал обоих каналов радиолокатора, который воспроизводится на индикаторах для опознавания градового очага. Управление устройством производится с его лицевой панели. Фоторегистрирующая аппаратура, состоящая из камеры и командного прибора, предназначена для документирования результатов наблюдений метеоцели. Аппаратура действует синхронно с вращением и сканированием антенны.

В состав аппаратуры радиолокатора входит радиостанция УКВ связи, с помощью которой сообщаются координаты градового очага на соответствующую орудийную установку. Управление станцией осуществляется с пульта управления, установленного рядом со столом метеоролога.

Аппаратура рассчитана на работу при температуре воздуха 5...40 °С, отрицательной влажности воздуха 90... 95% при температуре + 30 °С.

Литература

1. Бакулев П.А. Радиолокационные системы. - М.: Радиотехника, 2007.

2. Кузнецов А.А., Козлов А.И., Криницин В.В. и др. Радиолокационное оборудование автоматизированных систем УВД. - М.: Транспорт, 1995.

3. Перевезенцев Л.Т., Зеленков А.В., Огарков В.Н. Радиолокационные системы аэропортов: учебник для вузов гражданской авиации / под ред. Л.Т. Перевезенцева. - М.: Транспорт, 1981.

4. Лушников А.С. Наземные радиоэлектронные средства обеспечения полетов воздушных судов: учеб. пособие. - Ульяновск: УВАУ ГА, 2001.

5. Тучков Н.Т. Автоматизированные системы и радиоэлектронные средства управления воздушным движением: учеб. для вузов - М.: Транспорт, 1994.

Размещено на Allbest.ru

...