Способ определения радиальной скорости маловысотного летательного аппарата, движущегося за горизонтом Земли

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИАЛЬНОЙ СКОРОСТИ МАЛОВЫСОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА,ДВИЖУЩЕГОСЯ ЗА ГОРИЗОНТОМ ЗЕМЛИ(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Воинов Валерий Васильевич Ивашко Владимир Михайлович Иващенко Инга Анатольевна Сасим Евгений Николаевич Липлянин Антон Юрьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(56) Справочник офицера противовоздушной обороны / Под ред. Г.В.ЗИМИНА и др. - М. Воениздат, 1987. - С. 136-137.13611 1, 2010.14500 1, 2011.2258110 , 1993.6831592 2, 2004.2006/075992 2.(57) Способ определения радиальной скорости маловысотного летательного аппарата,движущегося за горизонтом Земли, характеризующийся тем, что радиолокационной станцией излучают две электромагнитные волны с одинаковой частотой, одновременно линейно изменяющейся в диапазоне от 3 до 5 МГц, причем одну из волн излучают с возможностью отражения от ионосферы, а другую - с возможностью приземного распространения, принимают этой же радиолокационной станцией переизлученные маловысотным летательным аппаратом волны и осуществляют определение частот 1 и 2 отраженной от ионосферы и приземной принятых волн соответственно, мощность которых превысила установленное пороговое значение, а радиальную скоростьлетательного аппарата определяют из выражения 17288 1 2013.06.30 где- скорость электромагнитных волн в вакууме- угол между осью диаграммы направленности антенны, излучающей волну с возможностью отражения от ионосферы, и плоскостью местного горизонта. Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиолокации, и может быть использовано для обнаружения и определения радиальной скорости маловысотного летательного аппарата, движущегося за горизонтом Земли. Известен способ обнаружения маловысотного летательного аппарата 1, характеризующийся тем, что в точке приема излучают электромагнитную волну, периодически линейно изменяют частоту излучаемой волны в пределах от 3 до 5 МГц, об обнаружении маловысотного летательного аппарата судят по превышению мощностью принятой волны порогового значения. Недостатком известного способа является ограниченность функциональных возможностей, так как с его помощью невозможно определить радиальную скорость маловысотного летательного аппарата. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому способу является способ измерения радиальной составляющей скорости маловысотного летательного аппарата 2,характеризующийся тем, что в точке приема излучают электромагнитную волну определенной частоты, измеряют частоту принятой электромагнитной волны, а о величине радиальной скорости судят по величине доплеровского сдвига излученной и принятой электромагнитных волн. Недостатком известного способа является ограниченность функциональных возможностей, так как с его помощью невозможно определить радиальную скорость маловысотного летательного аппарата, движущегося за горизонтом Земли. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа. Техническим результатом осуществления способа является определение радиальной скорости маловысотного летательного аппарата, движущегося за горизонтом Земли. Задача решается тем, что в способе определения радиальной скорости маловысотного летательного аппарата, движущегося за горизонтом Земли, радиолокационной станцией излучают две электромагнитные волны с одинаковой частотой, одновременно линейно изменяющейся в диапазоне от 3 до 5 МГц, причем одну из волн излучают с возможностью отражения от ионосферы, а другую - с возможностью приземного распространения, принимают этой же радиолокационной станцией переизлученные маловысотным летательным аппаратом волны и осуществляют определение частот 1 и 2 отраженной от ионосферы и приземной принятых волн соответственно, мощность которых превысила установленное пороговое значение, а радиальную скоростьлетательного аппарата определяют из выражения 2 1,212 где- скорость электромагнитных волн в вакууме- угол между осью диаграммы направленности антенны, излучающей волну с возможностью отражения от ионосферы, и плоскостью местного горизонта. Сущность способа поясняют фиг. 1, 2. Обозначения на фиг. 1 следующие МЛА - маловысотный летательный аппарат,- оси координат,- направляющие орты осей ,соответственно- дальность до маловысотного летательного аппарата Н - высота ионосферы 2 17288 1 2013.06.30- угол между осью диаграммы направленности антенны, излучающей волну с возможностью отражения от ионосферы, и плоскостью местного горизонта. 1 - вектор, проведенный вдоль трассы 1 из начала системы координат к точке отражения от ионосферы электромагнитной волны, излученной радиолокационной станцией 1 - трасса распространения отраженных от ионосферы волн 2 - трасса волн приземного распространения 3 - радиолокационная станция,4 - вычислительное устройство,5 - индикатор. На фиг. 2 обозначено 1, 2 - трассы распространения отраженной от ионосферы и приземной волн соответственно, ,- оси координат,,- направляющие орты осей , ,соответственно- вектор скорости маловысотного летательного аппарата- курсовой угол - угол между трассой распространения приземной волны и вектором скорости- угол между трассой распространения отраженной от ионосферы волны и вектором скорости- угол наклона к плоскости местного горизонта оси диаграммы направленности антенны, излучающей волну вдоль трассы 1. Сущность способа заключается в следующем. Маловысотный летательный аппарат МЛА (фиг. 1), взаимодействуя с поверхностью Земли, образует эквивалентный колебательный контур 3, который переизлучает падающие на него электромагнитные волны в полосе частот контура. Поскольку резонансная частота контура, на которой происходит переизлучение контуром волны наибольшей мощности, заранее неизвестна, осуществляют радиолокацию маловысотного летательного аппарата двумя волнами с одновременно линейно изменяющимися частотами волной, с возможностью отражения от ионосферы, распространяющейся по трассе 1 (фиг. 1), и волной с возможностью приземного распространения, распространяющейся по трассе 2. Эти волны излучают радиолокатором 3. Очевидно, что частота 0 волны, излучаемой вдоль трассы 1, и частота 1 принимаемой волны, распространяющейся вдоль трассы 1, с учетом эффекта Доплера связаны друг с другом соотношением где- модуль вектора скорости маловысотного летательного аппарата- скорость электромагнитных волн в вакууме- угол между трассой 1 распространения отраженной от ионосферы волны и векто ром скоростималовысотного летательного аппарата (фиг. 2). Аналогично частота 0 волны, излучаемой вдоль трассы 2, и частота 2 принимаемой волны, распространяющейся вдоль трассы 2, связаны соотношением где- курсовой угол маловысотного летательного аппарата. Выберем систему координаттаким образом, что ее начало совмещено с маловысотным летательным аппаратом (фиг. 2), осьнаправлена вдоль направления распространения приземной волны - вдоль трассы 2, трасса 1 распространения волны, от 3 17288 1 2013.06.30 раженной от ионосферы, расположена в плоскости . Таким образом, горизонтальная дальность до маловысотного летательного аппарата отсчитывается вдоль оси , высота ионосферы - вдоль оси . Представим вектор 1 , проведенный вдоль трассы 1 из начала системы координат к точке отражения от ионосферы электромагнитной волны, излученной радиолокационной станцией (фиг. 1) 1,(3) 2 где- дальность до маловысотного летательного аппарата Н - высота ионосферы в середине трассы,- направляющие орты осейисоответственно. В выбранной системе координат вектор скорости маловысотного летательного аппарата равен(4). Здесь- радиальная составляющая вектора скорости маловысотного летательного аппарата, проекция вектора скорости маловысотного летательного аппарата на ось- проекция вектора скорости маловысотного летательного аппарата на ось- направляющий орт оси . На основании определения скалярного произведения векторов запишем(7)2 . 4 Кривизной поверхности Земли, высотой маловысотного летательного аппарата и высотой подъема антенны по сравнению с дальностью до маловысотного летательного аппаратапренебрегаем. Раскрывая скалярное произведение векторов в 5 и используя выражение 7, найдем 4 После преобразований получим Учитывая, что в условиях пренебрежения кривизной поверхности Земли 1 Принимая во внимание 2, представим 14 в виде( 20 ) . 102 Из последнего выражения найдем,(19) 2 где- угол наклона к плоскости местного горизонта оси диаграммы направленности антенны, излучающей волну вдоль трассы 1. Таким образом 01 2(20) 1 Подстановка 9 и 20 в 2 после ряда преобразований позволяет получить 2 1. Радиолокационной станцией 3 усиливают обе принимаемые волны, преобразуют их в электрический сигнал и передают на вычислительное устройство 4, которым определяют резонансные частоты 1 и 2 электромагнитных волн, мощность которых превысила пороговое значение. Одновременно в вычислительное устройство 4 с радиолокационной станции 3 поступает сигнал, пропорциональный углу . Вычислительным устройством рассчитывают радиальную скорость маловысотного летательного аппаратас помощью выражения 21 и передают выходной сигнал на индикатор 5, который индицирует полученные данные. Таким образом, за счет измерения угла между плоскостью местного горизонта и осью диаграммы направленности антенны радиолокатораи расчета радиальной скоростис помощью выражения 21 расширяются функциональные возможности способа-прототипа. 17288 1 2013.06.30 2. Справочник офицера противовоздушной обороны / Под ред. Г.В.Зимина, С.К.Бурмистрова. - М. Воениздат, 1987. - С. 137. 3. Воинов В.В. и др. Электродинамическая модель маловысотного летательного аппарата Сб. науч. ст. Воен. акад. РБ. - 2008. -15. - С. 62-66. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.