Использование наземных РЛС в УВД

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Воздушная навигация»

Тема: «Использование наземных РЛС в УВД»

Специальность: Управление движением воздушного транспорта

Преподаватель: Завьялов С.В.

Выполнил(а): Аширов Э.Ч.

Бишкек 2020

Введение

Радиолокационная станция (РЛС), радиолокатор, радар, устройство для наблюдения за различными объектами (целями) методами радиолокации.

Основные узлы РЛС -- передающее и приёмное устройства, расположенные в одном пункте (т. н. совмещенная РЛС) или в пунктах, удалённых друг от друга на некоторое (обычно значительное) расстояние (двух- и многопозиционные РЛС)

Сфера применения радиолокационной техники в настоящее время очень широка, а с применением достижений современной схемотехники, радиоэлектронных технологий и вычислительной техники - все более расширяется. Это объясняется, прежде всего, уникальными свойствами РВ, с помощью которых можно производить различные исследования с широким спектром объектов.

Первые РЛС были станциями обнаружения самолётов. 5 стационарных импульсных РЛС было установлено на юго-западном побережье Великобритании в 1936. Они работали на сравнительно длинных (метровых) волнах, были весьма громоздки и не могли обнаруживать самолёты, летевшие на малой высоте. Тем не менее вскоре цепочка таких станций была установлена вдоль всего английского побережья Ла-Манша; она показала свою эффективность при отражении налётов немецкой авиации во время 2-й мировой войны 1939--45. В США опытная импульсная РЛС была установлена на корабле и прошла всесторонние испытания в 1937. После этого работы по созданию РЛС различного назначения получили в США бурное развитие, и к началу 40-х гг. были созданы РЛС сантиметрового диапазона волн для обнаружения самолетов, летящих на большом удаленииВ СССР первые опыты по радиообнаружению самолётов были проведены в 1934. Промышленный выпуск первых РЛС, принятых на вооружение, был начат в 1939. Эти станции (РУС-1) с непрерывным излучением, модулированным звуковой частотой, располагались цепочкой вдоль некоторой линии и позволяли обнаруживать самолёт, пересекающий эту линию. Они были применены на Карельском перешейке во время советско-финляндской войны 1939--40 и на Кавказе во время Великой Отечественной войны 1941--45. Первая импульсная радиолокационная установка была испытана в 1937. Промышленный выпуск импульсных РЛС (РУС-2, «Редут») начался в 1940. Эти станции имели одну приёмо-передающую антенну и помещались вместе с источником электропитания в кузове автомашины. Они позволяли обнаруживать самолёты при круговом обзоре воздушного пространства на расстояниях (в зависимости от высоты полёта) до 150 км.

Основные типы РЛС

Основные типы наземных РЛС: обнаружения воздушных целей и наведения на них истребителей; управления воздушным движением (обзорные и диспетчерские); обнаружения и определения координат баллистических ракет (БР) и искусственных спутников Земли (ИСЗ); целеуказания станциям управления зенитной артиллерией и наведения зенитных управляемых ракет (ЗУР); 3 управления зенитной артиллерией и ЗУР; обнаружения минометов; метеорологические; обзора акватории порта; обзора летного поля; обнаружения и определения скорости наземных движущихся объектов.

РЛС различают прежде всего по конкретным задачам, выполняемым ими автономно или в комплексе средств, с которыми они взаимодействуют, например: РЛС систем управления воздушным движением, РЛС обнаружения или наведения зенитных управляемых ракет систем ПВО, РЛС для поиска космических летательных аппаратов (КЛА) и сближения с ними, самолётные РЛС кругового или бокового обзора и т.д. Специфика решения отдельных задач и их широкий спектр привели к большому разнообразию типов РЛС. Например, для повышения точности стрельбы по самолётам в головках зенитных снарядов устанавливают миниатюрные РЛС, измеряющие расстояние от снаряда до объекта и приводящие в действие (на определённом расстоянии) взрыватель снаряда; для своевременного предупреждения самолёта о приближении со стороны его «хвоста» др. самолёта на нём устанавливают РЛС «защиты хвоста», автоматически вырабатывающую предупредительный сигнал.

В зависимости от места установки РЛС различают наземные, морские, самолётные, спутниковые РЛС и т.д. РЛС подразделяют также по техническим характеристикам: по несущей частоте (рабочему диапазону длин волн) -- на РЛС метрового, дециметрового (ДМ), сантиметрового (СМ), миллиметрового (ММ) и др. диапазонов; по методам и режимам работы -- на РЛС импульсные и с непрерывным излучением, когерентные и с некогерентным режимом работы и т.д.; по параметрам важнейших узлов РЛС -- передатчика, приёмника, антенны и системы обработки принятых сигналов, а также по др. техническим и тактическим параметрам РЛС.

РЛС в УВД

наземный радиолокационный управление воздушный

РЛС, в отличие от других средств сбора информации о положении самолетов, обладают свойствами, которые в ряде случаев выдвигают их на первое место по эффективности использования в системах УВД. К таким характерным свойствам относятся:

- высокая оперативность получения данных о координатах самолетов и некоторой дополнительной информации, необходимой дня УВД (номера рейса, высоты, запаса топлива, сигналов об аварийных ситуациях);

- достаточно высокая степень объективности полученных данных, поскольку субъективный фактор в РЛС проявляется лишь на последней стадии переработки информации- при считывании ее диспетчером;

- полнота информации о состоянии воздушной обстановки во всей контролируемой зоне управления;

- наглядность представления информации о местоположении самолетов и в некоторых случаях даже траекторий их движения, так как радиолокационное изображение воздушной обстановки на экранах индикаторов РЛС, как правило, является как бы уменьшенной моделью реального расположения самолетов в пространстве;

- высокая точность и надежность наземных РЛС, поскольку условия работы аппаратуры на земле в стационарных условиях позволяют использовать резервирование, уменьшить диапазон климатических воздействий на оборудование, увеличить размеры антенн и защитить их от аэродинамических нагрузок, облегчить условия обслуживания аппаратуры и т. д.

Потребители радиолокационной информации предъявляют к РЛС различные, зачастую противоречивые требования, удовлетворить которые одна РЛС не может. Поэтому они дифференцируются по определенным группам в зависимости от функций различных служб, использующих информацию РЛС. В соответствии с таким распределением все РЛС разделяются по определенным видам. В некоторых случаях разрабатываются радиолокационные комплексы, совмещающие функции двух или большего количества видов РЛС.

Кроме радиолокаторов, информация которых непосредственно используется для управления воздушным движением, в гражданской авиации нашли применение и другие виды РЛС, как например, посадочные, обзора летного поля, метеорологические. Первые из них используются для контроля за процессом захода самолетов на посадку. Радиолокаторы обзора летного поля позволяют диспетчеру по рулению в условиях плохой видимости определять взаимное расположение самолетов, находящихся на стоянках, рулежных дорожках, взлетно-посадочной полосе. Метеорадиолокаторы обнаруживают очаги гроз и ливневых осадков, оказывая тем самым большую помощь диспетчерам аэропортов в обеспечении безопасности полетов.

В ГА широкое распространение получили вторичные радиолокаторы, позволяющие получать дополнительную информацию о летательных аппаратах. Наиболее эффективно такие радиолокаторы используются в автоматизированных системах управления воздушным движением.

Первичные РЛС

Первичные РЛ, целесообразно объединить в следующие группы:

- трассовое обзорные радиолокаторы с максимальной дальностью действия 400 км;

- трассовые и аэроузловые обзорные РЛ с максимальной дальностью действия 250 км;

- аэродромные обзорные РЛ с максимальной дальностью действия 150 км (вариант В1), 80 км (вариант В2), 46 км (вариант В3);

- посадочные РЛ;

- РЛ обзора летного поля;

- метеорологические РЛ.

Все перечисленные виды, кроме РЛС ОЛП работают в импульсном режиме. Т.е. здесь применяется импульсный метод измерения дальности. Рассмотрим более подробно принцип работы первичных РЛС.

Длины волн принимаемые на РЛС гражданской авиации, следующие:

ОРЛ-Т (-А)........................................23 (10) см

ВРЛ............................................................30 см

ПРЛ.............................................................3 см

РЛС ОЛП.................................................0,8 см

Опыт использования обзорных радиолокационных станций в УВД показал, что они являются надежными источниками информации о воздушной информации.

В гражданской авиации применяют двухкоординатные РЛС, измеряющие дальность и азимут. Антенны радиолокатора устанавливается на специальной вышке таким образом, что бы холмы, строения и другие особенности рельефа не закрывали зону обзора.

Облучатели антенн устраивают таким образом, что бы можно было излучать и принимать сигналы различной поляризации. Привод антенн равномерно вращает антенну.

Трассовые обзорные РЛС

Трассовые обзорные РЛС с дальностью действия 400 км предназначены для контроля и управления воздушным движением на трассах. Информация, получаемая с их помощью, используется диспетчерами районных центров УВД и в некоторых случаях диспетчерами диспетчерских пунктов подхода (ДПП) и главных диспетчерских пунктов подхода (ГДПП).

Трассовые обзорные РЛС позволяют службе движения:

- обнаруживать и определять местоположение ЛА;

- контролировать выдерживание экипажами ЛА заданных коридоров и времени прохождения контрольных точек на трассе и в зоне подхода;

- предупреждать опасные сближения ЛА;

- обнаруживать местоположение метеообразований, опасных для полетов;

- оказывать помощь экипажам при потере ими ориентировки путем определения координат ЛА и передачи экипажу указаний по дальнейшему следованию ЛА в заданную точку пространства;

- опознавать принадлежность самолетов и получать дополнительные данные о них путем использования встроенных вторичных каналов, работающих с самолетными ответчиками.

Трассовые радиолокаторы большой дальности действия представляют собой стационарные дорогостоящие устройства, выполненные по двухкомплектному двухканальному принципу. Одновременная работа двух комплектов приемо-передающей аппаратуры на одну антенну позволяет при высокой надежности всего радиолокатора получить достаточно высокие технико-экономические показатели использования аппаратуры.

Аэродромный РЛС

Аэродромные обзорные РЛС предназначены для контроля и управления воздушным движением в районе аэродрома и для вывода летательных аппаратов в зону действия посадочного радиолокатора.

Информация, получаемая с помощью аэродромных обзорных станций, используется диспетчерами аэродромных центров АС УВД, диспетчерских пунктов подхода (ДПП), главных диспетчерских пунктов подхода (ГДПП), диспетчерских пунктов круга (ДПК), диспетчерских пунктов системы посадки (ДПСП) и местных диспетчерских пунктов (МДП).

В состав аппаратуры РЛС входят передающее устройство, антенно-фидерная система, приемное устройство, наземный приемник ответчика системы вторичной радиолокации, антенна подавления сигналов боковых лепестков, индикатор кругового обзор.

Посадочный РЛ

Посадочные РЛС предназначены для контроля с земли за выдерживанием ЛА заданной линии курса и глиссады, а также для управления посадкой путем передачи экипажу команд, корректирующих траекторию их снижения. Посадочные радиолокаторы могут использоваться или как автономное средство обеспечения посадки, или как средство контроля за посадкой в аэропортах, оборудованных радиомаячными системами посадки. В первом случае диспетчер полностью руководит заходом на посадку, во втором случае только контролирует заход и в необходимых случаях информирует экипаж о положении самолета относительно линии курса и глиссады планирования.

Необходимость и целесообразность применения посадочного радиолокатора в аэропортах гражданской авиации независимо от характера его использования обусловлены рядом достоинств радиолокатора по сравнению с радиомаячными системами посадки. Достоинства ПРЛ следующие:

- функционирование их не зависит от бортового оборудования;

- они позволяют непрерывно наблюдать с земли за эволюциями траектории приближающегося ЛА вплоть до его приземления, а также за всеми ЛА в зоне посадки (риск столкновения может быть в этом случае минимизирован);

- ПРЛ обеспечивает удовлетворительный контроль последовательных посадок ЛА с небольшими промежутками по расстоянию в случаях, когда ухудшение погоды, недостаток топлива, повреждение самолета и другие факторы делают необходимой безопасную и быструю посадку;

- точность ПРЛ мало зависит от перемены погоды, изменения снежного покрова земной поверхности, рельефа местности и других факторов;

- посадочные радиолокаторы, оснащенные поворотными устройствами, могут обеспечить посадку с любого направления, в том числе и необорудованного радиомаячной системой;

ПРЛ позволяет производить фоторегистрацию посадок, необходимую для разбора полетов, расследования авиационных происшествий, обучения диспетчерского и летного состава и т.д.

Основной недостаток ПРЛ- его малая эффективность как автономного средства посадки, связанная прежде всего с большими ошибками и визуального съема информации о координатах ЛА, субъективизмом в выработке команд диспетчером посадки и значительным временем, необходимым для принятия решения и передачи команды на борт самолета.

В настоящее время в гражданской авиации ПРЛ используется в основном как контрольное средство обеспечения посадки и как резервное средство с ограниченными возможностями для основной радиомаячной системы посадки.

Основное требование, предъявляемое к посадочным радиолокаторам, заключается в получении максимально возможной точности определения отклонения ЛА от заданной траектории посадки по азимуту и угла места и определения наклонной дальности от начала взлетно-посадочной полосы до цели. Все ПРЛ, эксплуатируемые в настоящее время в гражданской авиации, представляют собой трехкоординатные РЛС с механическим сканированием диаграмм направленности двух антенных систем в горизонтальной в вертикальной плоскостях.

Таким образом, посадочная РЛС должна обеспечивать информацию о трех координатах цели. В простейшем случае такую информацию можно получить с помощью двух независимых двухкоординатных РЛС. Антенны этих РЛС сканируют пространство в вертикальной и горизонтальной плоскостях

РЛ обзора лётного поля

Радиолокатор ОЛП предназначен для обзора летного поля в условиях плохой видимости. Информация, получаемая с помощью этого радиолокатора, может использоваться диспетчером по рулению диспетчерского пункта руления (ДПР) и диспетчером старта стартового диспетчерского пункта (СДП).

На экране индикатора РЛ видно взаимное расположение самолетов, находящихся на стоянках, рулежных дорожках, ВПП, а также перемещение автомобилей и других видов транспорта по летному полю.

Основное требование, которое предъявляется к радиолокатору ОЛП- получение возможно большей разрешающей способности радиолокационного изображения летного поля и находящихся на нем объектов при любых погодных условиях. Наилучшим образом этим требованиям удовлетворяют радиолокационные станции, работающие в миллиметровом диапазоне длин волн.

Метеорадиолокатор

Метеорологические РЛС предназначены для обнаружения, наблюдения и определения местоположения очагов гроз и ливневых осадков, а также их скорости и направления перемещения.

Метеорадиолокаторы (МРЛ) оказывают большую помощь диспетчерам службы движения и обеспечения безопасности полета по трассам, в зоне аэродрома, а также при посадке и взлете в сложных метеорологических условиях.

Требования, предъявляемые к МРЛ, определяются спецификой объектов, с которыми работают эти радиолокаторы. Радиолокатор должен указывать местоположение и определять основные параметры метеообразований, опасных для полетов ЛА.

Ввиду многообразия видов и характера метеообразований и связанных с этим противоречий в выборе основных тактических и технических характеристик радиолокаторов пришлось создавать двухканальные, а в некоторых случаях и трехканальные станции, так как один канал был бы не в состоянии удовлетворить всем требованиям, предъявляемым к МРЛ. Наиболее широкое распространение получили метеорадиолокаторы МРЛ-1, МРЛ-2 и МРЛ-5. Эти локаторы позволяют определить вертикальный ют горизонтальный разрез метеорологических образований, верхнюю и нижнюю границу облаков, интенсивность выпадающих осадков и водность облаков, тенденцию развития метеорологических образований. Они определяют также термодинамическое состояние тропосферы.

Заключение

В настоящее время радиолокационные станции нашли широчайшее применение во многих сферах деятельности человека. Современная техника позволяет с большой точностью измерять координаты положения целей, следить за их движением, определять не только формы объектов, но и структуру их поверхности. Хотя радиолокационная техника разрабатывалась и развивалась в первую очередь для военных целей, ее преимущества позволили найти многочисленные важные применения радиолокации и в гражданских областях науки и техники; наиболее важным примером может служить управление воздушным движением.

С помощью РЛС в процессе УВД решаются задачи:

· Обнаружения и определения координат воздушных судов

· Контроля выдерживания экипажами воздушных судов линий заданного пути, заданных коридоров и времени прохождения контрольных точек, а также предупреждение опасных сближений воздушных судов

· Оценки метеообстановки по маршруту полета

· Коррекции местоположения воздушных судов, передачи на борт информации и указаний для вывода в заданную точку пространства.

В современных РЛС УВД используются самые последние достижения науки и техники. Элементной базой РЛС являются интегральные микросхемы. В них широко используются элементы вычислительной техники и, в частности, микропроцессоры, которые служат основой технической реализации адаптивных систем обработки радиолокационных сигналов.

Кроме того, к другим особенностям данных РЛС можно отнести:

· Применение цифровой системы СДЦ с двумя квадратурными каналами и двойным или тройным вычитанием, обеспечивающей коэффициент подавления помех от местных предметов до 40..45 дБ и коэффициент подпомеховой видимости до 28..32 дБ;

· Применение переменного периода повторения зондирующего сигнала для борьбы с помехами от целей, удаленных от РЛС на расстоянии превышающее максимальную дальность действия радиолокатора, и для борьбы со “слепыми” скоростями;

· Обеспечение линейной амплитудной характеристики приемного тракта до входа системы СДЦ с динамическим диапазоном по входному сигналу до 90..110 дБ и динамическим диапазоном системы СДЦ, равным 40 дБ;

· Повышение фазовой стабильности генераторных приборов приемника и передатчика РЛС и применение истинно когерентного принципа построения РЛС;

· Применение автоматического управления положением нижней кромки зоны обзора РЛС в вертикальной плоскости благодаря использованию двулучевой диаграммы направленности антенны и формированию взвешенной суммы сигналов верхнего и нижнего лучей.

Развитие РЛС УВД характеризуется прежде всего тенденцией непрерывного повышения помехозащищенности РЛС с учетов возможных изменений помеховой обстановки. Повышение точности РЛС обеспечивается в основном благодаря применению более совершенных алгоритмов обработки информации. Повышение надежности РЛС достигается благодаря широкому использованию интегральных микросхем и значительному повышению надежности механических узлов (антенны, опорно-поворотного устройства и вращающегося перехода), а также за счет применения аппаратуры встроенного автоматического контроля параметров РЛС.

Список литературы

1. Бакулев П.А. Радиолокационные системы. - М.,: Радиотехника, 2004 г.

2. Радзиевский В.Г., Сирота А.А. Теоретические основы радиоэлектронной разведки. - М.,: Радиотехника, 2004 г.

3. Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием. - М.: Радиотехника, 2003 г.

4. Кошелев В.И. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы. - Конспект лекций.

5. Основы системного проектирования радиолокационных систем и устройств: Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «Основы теории радиотехнических систем» / Рязан. гос. радиотехн. акад.; Сост.: В.И. Кошелев, В.А. Федоров, Н.Д. Шестаков. Рязань, 1995. 60 с.

Размещено на Allbest.ru