Radarové stanice: historie a základní principy provozu. Nyní „Vyrobeno s námi“ a v Telegramu mobilních radarů

Nejostřejší ve struktuře ruského velení protivzdušné a protiraketové obrany jsou radarové stanice nad horizontem. Dnes je nejmodernějším z nich Container radar, který využívá efektu odrazu rádiového signálu od zemské ionosféry. Kontejnerový radar je jedním z prostředků průzkumného a varovného systému před leteckými útoky.

„Možnosti stanice vám umožňují monitorovat podmínky vzduchu v oblasti odpovědnosti odhalit povahu akcí nepřátelských bojových letadel a varovat před leteckým útokem,“ poznamenávají.

V Rusku zatím funguje pouze jedna taková radarová stanice – v mordovské vesnici Kovylkino, druhá se, jak se Gazeta.Ru dozvěděla, staví u města Zeya v Amurské oblasti.

První nejnovější radiolokátor nad horizontem jako součást systému protiraketové obrany protivzdušné obrany vstoupil do experimentální bojové služby (fungující v testovacím režimu) v Mordovii v prosinci 2013 .

Jeho úkolem je sledovat západní směr za účelem zjišťování a určování souřadnic různých vzdušných cílů na vzdálenost více než 3 tisíce km. Na severozápadě radar sleduje území až do Polska a Německa a Pobaltí a na jihozápadě do Turecka, Sýrie a Izraele. Přehled stanice - 180°. Do roku 2017 by měl být vybaven Kontejner, který bude schopen detekovat všechny aerodynamické cíle, včetně malých letadel v azimutu 240°.

Vyvinutý výzkumným a výrobním komplexem "Výzkumný ústav dálkových radiokomunikací" (), "Kontejner" je struktura 144 stožárů, které pracují na příjmu a vysílání signálů z antén výšky desetipatrové budovy. Anténa přijímače a hlavní hardware radaru byly rozmístěny poblíž Kovylkina a anténa vysílače byla rozmístěna v oblast Nižnij Novgorod poblíž Gorodets.

function.mil.ru

Expert v oblasti letecké obrany pro Gazeta.Ru vysvětlil, že „kontejner“ je stanice, která dokáže detekovat nejen balistické střely (jak to dělají například stanice varovného systému voroněžských raketových útoků), ale také mořské cíle a letadla. "Kontejner" se zpravidla nepoužívá pro úkoly varování před raketovým útokem, je to "detekční" stanice," vysvětlil.

„Nyní nejstrašnější zbraní jsou hypersonické řízené střely, kterými Spojené státy vybavují své ponorky a odstraňují z nich balistické střely. A dnes není nic lepšího než stanice typu „Kontejner“. Stanice dokáže vyřešit problémy s detekcí balistických raket na vzdálenost až 6 tisíc km a všech letadel až po Cessnu, která přistála na Rudém náměstí za sovětské éry, na vzdálenost až 3,5 tisíce km,“ poznamenal. v rozhovoru s „ Gazeta.Ru“ hlavní designér ZGRLS "Kontejner", kandidát fyzikálních a matematických věd Valery Alabastrov.

Vojenští pracovníci 590. samostatné radiotechnické jednotky pro mimohorizontální detekci vzdušných cílů v Mordovii zatím testují nejnovější radar a zabývají se praktickým potvrzováním stanovených taktické a technické vlastnosti a objasnění jeho současných bojových schopností. Ve své řadě staví základy pro nové stožáry radiolokační vysílací zařízení a dokončila výstavbu velitelského stanoviště a v blízké budoucnosti zde začnou práce na vytvoření ženijních systémů.

Jak řekl Valerij Alabastrov Gazeta.Ru, podle moderní technologie Všechny radarové prvky jsou modulární povahy. To znamená, že na vysílací a přijímací stanici může být různý počet vysílačů a přijímačů v závislosti na řešeném úkolu.

„Celkem, podle mých odhadů, musíme na dokončení stanice v Kovylkych utratit asi 50 milionů rublů.

To znamená přivézt pár kontejnerů s přijímači do Kovylkina a pár kontejnerů do Gorodets, do vysílací části,“ uvedl konstruktér.

Velitelské stanoviště stanice by podle něj mělo mít pouze pět pracovišť, mezi nimi geofyzika, operátora detekčního kanálu a operátora algoritmu vzletu a přistání, která mohou být obsazena civilisty.

Mluvčí dodal, že v plánu je vybavit anténu v Kovylkinu druhým pozorovacím sektorem, který bude schopen ovládat vzdušný prostor nejen Evropy, ale i Blízkého východu. Další sektor bude zodpovědný za jihovýchodní směr – Írán, Irák atd.

„V budoucnu - výstavba další stanice poblíž města Zeya na Dálný východ, která bude ovládat tichomořskou oblast od Kamčatky po Nový Zéland a Čínu,“ řekl Alabastrov Gazeta.Ru.

Vysvětlil, že v Zeya již byl proveden průzkum a bylo vybráno místo, kde bude „Kontejner“ rozmístěn. Východní uzel nad horizontem by měl být postaven v příštích dvou letech.

Jak řekl Podle místních médií, velitele jednotky Zeya Alexandra Listopada, probíhá výstavba radarové stanice v prostoru starého letiště, 19 kilometrů od města, a také na území bývalého postavení hl. protiletadlová raketová jednotka. „Ve značné vzdálenosti od Zeyi budou dva body. Rozměry každé stanice, kde budou antény instalovány, jsou poměrně velké. Vždyť samotná anténní vrstva zabírá minimálně jeden a půl kilometru. Administrativní a ekonomická část se navíc bude nacházet na území města,“ uvedl Listopad.

Vyvinuli jsme kontejnerový radar s využitím zkušeností z vytváření a zkušební provoz detekční radarová stanice nad horizontem "Duga", o jedné z nich, postavená v Černobylu, . Jak vysvětlil Alabastrov, konstrukce „kontejneru“ je lehčí než konstrukce černobylského „oblouku“, z nichž každý vážil 500 kg, a vibrátory „kontejneru“ - 5-6 kg.

Radary nad horizontem využívají efektu odrazu krátkých rádiových vln (od 3 do 30 MHz; dekametrové vlny) od ionosféry. Po jednorázovém nebo opakovaném odrazu se rádiové vlny dostanou k zemi, kde se mohou znovu odrazit od různých umělých cílů - letadel, vlaků, lodí a startujících raket. Signál již odražený od nich se může vrátit přes ionosféru do místa odeslání, kde lze pomocí matematického zpracování pochopit jeho povahu a podle povahy dopplerovského posunu spektra rychlost a směr pohybu.

Průzkumný a varovný systém pro letecký útok (SRPVKN) musí řešit problém varování vedení země a ozbrojených sil před přípravou a zahájením leteckého útoku a poskytovat informace řídicímu systému a palným zbraním letecké obrany.

V čele práce stojí vedoucí pracovní skupina Vědeckotechnická rada Vojensko-průmyslové komise pro radiofotoniku Alexey Nikolaevich Shulunov. První kroky byly učiněny a lze je považovat za úspěšné. Zdá se, že se v klasickém radaru otevírá nová éra, která nyní působí jako sci-fi.

Asi každý, kdo vystudoval alespoň střední školu, ví, co je radar. A co je to radiofotonické umístění, není příliš širokému okruhu specialistů známo. Tedy zjednodušeně řečeno nová technologie umožňuje kombinovat neslučitelné - rádiové vlny a světlo. V tomto případě se tok elektronů musí přeměnit na tok fotonů a naopak. Problém, který byl včera mimo realitu, může být vyřešen v blízké budoucnosti. co to dá?

Například základem radarových systémů pro protiraketovou obranu a sledování vesmírných objektů jsou obrovské radarové komplexy. Prostory, ve kterých se zařízení nachází, jsou vícepodlažní budovy. Využití fotonických technologií umožní vměstnat všechny systémy řízení a zpracování dat do výrazně menších rozměrů – doslova do několika místností. Technické možnosti radarů detekovat i malé objekty na vzdálenost tisíc kilometrů přitom jen porostou. Navíc díky použití fotonických technologií se na obrazovce radaru neobjeví značka cíle, ale jeho obraz, což je u klasického radaru nedosažitelné. To znamená, že operátor místo obvyklého světelného bodu uvidí, co skutečně letí - letadlo, raketa, hejno ptáků nebo meteorit, to stojí za to zopakovat, dokonce i tisíce kilometrů od radaru.

Ne cílová značka, ale její obraz se objeví na obrazovce fotonového radaru, což je s klasickým radarem nedosažitelné

Nyní všechny radarové systémy – vojenské i civilní – pracují v přesně definovaném frekvenčním rozsahu, což komplikuje technický návrh a vede k nejrůznějším radarovým nomenklatuře. Fotonové radary nám umožní dosáhnout nejvyššího stupně sjednocení. Jsou schopny okamžitě ladit ve velmi širokém rozsahu provozních frekvencí - od metrových hodnot až po milimetrové frekvence.

Dlouho nebylo žádným tajemstvím, že takzvané neviditelné roviny jsou dobře viditelné v rozsahu metrů, ale jejich souřadnice nejlépe poskytnou stanice v rozsahu centimetrů a milimetrů. Proto v systémech protivzdušné obrany fungují současně jak měřicí stanice s velmi velkými anténami, tak kompaktnější centimetrové. Ale fotonový radar, skenující prostor v dlouhém frekvenčním rozsahu, snadno detekuje stejnou „neviditelnost“ a okamžitě se přepne na širokopásmový signál a vysoká frekvence, určí jeho přesné souřadnice ve výšce a dosahu.

Tady jde pouze o umístění. Revoluční změny nastanou v elektronickém boji, v přenosu informací a jejich ochraně, ve výpočetní technice a mnohém dalším. Je jednodušší říci, že radiofotonika nebude ovlivněna.

V podstatě bude vytvořen v principu nový průmysl high-tech průmysl. Úkol je extrémně složitý, proto mnoho předních výzkumných center v zemi, univerzitní vědy a řada dalších průmyslové podniky. Podle Shulunova práce probíhají v úzké spolupráci s ministerstvem obrany, ministerstvem hospodářského rozvoje a ministerstvem vědy a školství. Nedávno nad nimi převzal kontrolu ruský prezident.

Moderní válka je rychlá a pomíjivá. Často v bojovém střetu vyhrává ten, kdo jako první odhalí potenciální hrozbu a adekvátně na ni zareaguje. K hledání nepřítele na souši, moři i ve vzduchu se již více než sedmdesát let používá radarová metoda založená na vyzařování rádiových vln a zaznamenávání jejich odrazů od různých objektů. Zařízení, která vysílají a přijímají takové signály, se nazývají radarové stanice (RLS) nebo radary.

Termín „radar“ je anglická zkratka (radio detection and rangeing), která byla uvedena do oběhu v roce 1941, ale již dávno se stala samostatným slovem a dostala se do většiny jazyků světa.

Vynález radaru je samozřejmě přelomovou událostí. Moderní svět Je těžké si to představit bez radarových stanic. Používají se v letectví, v námořní dopravě, pomocí radaru předpovídají počasí a identifikují porušovatele pravidel provoz, je naskenován zemský povrch. Radarové systémy (RLC) našly své uplatnění v kosmickém průmyslu a v navigačních systémech.

Nejrozšířenější využití však našly radary ve vojenských záležitostech. Je třeba říci, že tato technologie byla původně vytvořena pro vojenské potřeby a do stadia praktické realizace se dostala těsně před vypuknutím druhé světové války. Všechny největší země účastnící se tohoto konfliktu aktivně (a nikoli bezvýsledně) využívaly radarové stanice k průzkumu a detekci nepřátelských lodí a letadel. Lze s jistotou konstatovat, že použití radarů rozhodlo o výsledku několika přelomových bitev jak v Evropě, tak v pacifickém dějišti operací.

Dnes se radary používají k řešení extrémně široké škály vojenských úkolů, od sledování startu mezikontinentálních balistických raket až po dělostřelecký průzkum. Každé letadlo, vrtulník a válečná loď má svůj vlastní radarový komplex. Radary jsou páteří systému protivzdušné obrany. Na slibném ruském tanku Armata bude nainstalován nejnovější radarový systém s fázovým polem. Obecně je rozmanitost moderních radarů úžasná. Jedná se o zcela odlišná zařízení, která se liší velikostí, vlastnostmi a účelem.

Můžeme s jistotou říci, že dnes je Rusko jedním z uznávaných světových lídrů ve vývoji a výrobě radarů. Než však budeme hovořit o trendech ve vývoji radarových systémů, je třeba říci pár slov o principech fungování radarů a také o historii radarových systémů.

Jak funguje radar?

Poloha je metoda (nebo proces) určení polohy něčeho. V souladu s tím je radar metodou detekce objektu nebo objektu ve vesmíru pomocí rádiových vln, které jsou vysílány a přijímány zařízením nazývaným radar nebo radar.

Fyzikální princip fungování primárního nebo pasivního radaru je zcela jednoduchý: vysílá rádiové vlny do prostoru, které se odrážejí od okolních objektů a vracejí se do něj v podobě odražených signálů. Jejich analýzou je radar schopen detekovat objekt v určitém bodě prostoru a také ukázat jeho hlavní charakteristiky: rychlost, nadmořskou výšku, velikost. Jakýkoli radar je komplexní rádiové zařízení skládající se z mnoha součástí.

Každý radar se skládá ze tří hlavních prvků: vysílač signálu, anténa a přijímač. Všechny radarové stanice lze rozdělit do dvou velkých skupin:

• puls;
• nepřetržité působení.

Pulzní radarový vysílač vysílá elektromagnetické vlny po krátkou dobu (zlomky sekundy), další signál je odeslán až poté, co se první impuls vrátí zpět do přijímače. Opakovací frekvence pulsu je jednou z nejdůležitějších charakteristik radaru. Nízkofrekvenční radary vysílají několik stovek pulzů za minutu.

Pulzní radarová anténa funguje jak pro příjem, tak pro vysílání. Po vyslání signálu se vysílač na chvíli vypne a přijímač se zapne. Po odběru nastává opačný proces.

Pulzní radary mají nevýhody i výhody. Dokážou určit dosah více cílů najednou, takový radar si bez problémů vystačí s jednou anténou; Signál vydávaný takovým radarem však musí mít dost vysoký výkon. Můžete také dodat, že všechny moderní sledovací radary jsou vyrobeny pomocí pulzního obvodu.

V pulzních radarových stanicích se jako zdroj signálu obvykle používají magnetrony nebo trubice s postupnou vlnou.

Anténa radaru zaostří a usměrní elektromagnetický signál, zachytí odražený puls a přenese jej do přijímače. Existují radary, ve kterých je signál přijímán a vysílán různými anténami a mohou být umístěny ve značné vzdálenosti od sebe. Radarová anténa je schopna vysílat elektromagnetické vlny v kruhu nebo pracovat v určitém sektoru. Radarový paprsek může být směrován ve spirále nebo ve tvaru kužele. V případě potřeby může radar sledovat pohybující se cíl tím, že na něj pomocí speciálních systémů neustále míří anténou.

Funkce přijímače zahrnují zpracování přijatých informací a jejich přenos na obrazovku, ze které je operátor čte.

Kromě pulsních radarů existují i ​​kontinuální radary, které neustále vysílají elektromagnetické vlny. Takové radarové stanice využívají při své práci Dopplerův jev. Spočívá v tom, že frekvence elektromagnetická vlna odraz od objektu, který se blíží ke zdroji signálu, bude vyšší než od vzdalujícího se objektu. V tomto případě zůstává frekvence emitovaného impulsu nezměněna. Radary tohoto typu nedetekují stacionární objekty, jejich přijímač pouze zachycuje vlny s frekvencí vyšší nebo nižší, než je frekvence vyzařovaná.

Typický Dopplerův radar je radar používaný dopravní policií k určení rychlosti vozidel.

Hlavním problémem radarů se spojitou vlnou je jejich neschopnost určit vzdálenost k objektu, ale při jejich provozu nedochází k rušení stacionárních objektů mezi radarem a cílem nebo za ním. Dopplerovské radary jsou navíc poměrně jednoduchá zařízení, která k provozu potřebují pouze signály s nízkou spotřebou. Je třeba také poznamenat, že moderní radarové stanice se spojitými vlnami mají schopnost určit vzdálenost k objektu. To se provádí změnou frekvence radaru během provozu.

Jedním z hlavních problémů při provozu pulzních radarů je rušení, které pochází od stacionárních objektů - zpravidla to jsou zemský povrch, hory a kopce. Při provozu palubních pulzních radarů letadel jsou všechny objekty umístěné pod nimi „zakryty“ signálem odraženým od zemského povrchu. Pokud mluvíme o pozemních nebo lodních radarových systémech, pak se u nich tento problém projevuje při odhalování cílů létajících v malých výškách. K odstranění takové interference se používá stejný Dopplerův efekt.

Kromě primárních radarů existují i ​​tzv. sekundární radary, které se v letectví používají k identifikaci letadel. Mezi takové radarové systémy patří kromě vysílače, antény a přijímače také letecký odpovídač. Při ozařování elektromagnetickým signálem se transpondér vydá Dodatečné informace o nadmořské výšce, trase, čísle letadla, jeho národnosti.

Radarové stanice lze také rozdělit podle délky a frekvence vlny, na které působí. Například pro studium zemského povrchu a pro práci na velké vzdálenosti se používají vlny 0,9-6 m (frekvence 50-330 MHz) a 0,3-1 m (frekvence 300-1000 MHz). Pro řízení letového provozu se používá radar s vlnovou délkou 7,5-15 cm a nadhorizontové radary detekčních stanic odpalů raket pracují na vlnách o délce 10 až 100 metrů.

Historie radaru

Myšlenka radaru vznikla téměř okamžitě po objevení rádiových vln. V roce 1905 vytvořil Christian Hülsmeyer, zaměstnanec německé společnosti Siemens, zařízení, které dokázalo detekovat velké kovové předměty pomocí rádiových vln. Vynálezce navrhl nainstalovat jej na lodě, aby se mohly vyhnout srážkám za podmínek špatné viditelnosti. Lodní společnosti však o nové zařízení neměly zájem.

Experimenty s radarem byly prováděny také v Rusku. Ještě na konci 19. století ruský vědec Popov zjistil, že kovové předměty narušují šíření rádiových vln.

Na počátku 20. let Američtí inženýři Albertu Taylorovi a Leo Youngovi se pomocí rádiových vln podařilo odhalit projíždějící loď. Stav radiotechnického průmyslu byl však v té době takový, že bylo obtížné vytvořit průmyslové vzorky radarových stanic.

První radarové stanice, které bylo možné použít k řešení praktických problémů, se objevily v Anglii kolem poloviny 30. let. Tato zařízení byla velmi velká a mohla být instalována pouze na zemi nebo na palubě. velké lodě. Teprve v roce 1937 vznikl prototyp miniaturního radaru, který bylo možné nainstalovat na letadlo. Na začátku druhé světové války měli Britové rozmístěný řetězec radarových stanic s názvem Chain Home.

V Německu jsme se vydali novým slibným směrem. A musím říct, že ne bez úspěchu. Již v roce 1935 byl funkční radar s katodovým displejem předveden vrchnímu veliteli německého námořnictva Raederovi. Později na jeho základě vznikly sériové modely radarů: Seetakt pro námořní síly a Freya pro protivzdušnou obranu. V roce 1940 se do německé armády začal dostávat radarový systém řízení palby Würzburg.

Navzdory zjevným úspěchům německých vědců a inženýrů v oblasti radaru však německá armáda začala radary používat později než Britové. Hitler a říšská špička považovali radary za výhradně obranné zbraně, které vítězná německá armáda nijak zvlášť nepotřebovala. Z tohoto důvodu Němci na začátku bitvy o Británii rozmístili pouze osm radarových stanic Freya, ačkoli jejich vlastnosti byly přinejmenším stejně dobré jako jejich anglické protějšky. Obecně lze říci, že právě úspěšné použití radaru do značné míry rozhodlo o výsledku bitvy o Británii a následné konfrontaci mezi Luftwaffe a spojeneckým letectvem na evropském nebi.

Později Němci na základě systému Würzburg vytvořili linii protivzdušné obrany, která se nazývala „Kammhuberova linie“. Použití dělení speciální účel Spojenci dokázali rozluštit tajemství německých radarů, což umožnilo jejich účinné rušení.

Navzdory tomu, že Britové vstoupili do „radarového“ závodu později než Američané a Němci, dokázali je v cíli předjet a přiblížit se k začátku 2. světové války s nejmodernějším leteckým radarovým detekčním systémem.

Již v září 1935 začali Angličané budovat síť radarových stanic, která před válkou zahrnovala již dvacet radarových stanic. Zcela zablokoval přístup k Britským ostrovům z evropského pobřeží. V létě 1940 britští inženýři vytvořili rezonanční magnetron, který se později stal základem pro palubní radarové stanice instalované na amerických a britských letadlech.

Práce v oblasti vojenského radaru probíhaly i v Sovětském svazu. První úspěšné experimenty s detekcí letadel pomocí radarových stanic v SSSR byly provedeny již v polovině 30. let. V roce 1939 byl první radar RUS-1 přijat Rudou armádou a v roce 1940 - RUS-2. Obě tyto stanice byly uvedeny do sériové výroby.

Druhá světová válka jasně prokázala vysokou efektivitu využití radarových stanic. Proto se po jeho dokončení stal vývoj nových radarů jednou z prioritních oblastí vývoje vojenské vybavení. Postupem času všechny vojenské letouny a lodě bez výjimky dostaly palubní radary a radary se staly základem systémů protivzdušné obrany.

Během studené války získaly USA a SSSR nové ničivé zbraně – mezikontinentální balistické střely. Detekce odpálení těchto raket se stala otázkou života a smrti. Sovětský vědec Nikolaj Kabanov navrhl myšlenku použití krátkých rádiových vln k detekci nepřátelských letadel na velké vzdálenosti (až 3 tisíce km). Bylo to docela jednoduché: Kabanov zjistil, že rádiové vlny dlouhé 10-100 metrů se mohou odrážet od ionosféry a ozařovat cíle na zemském povrchu a vracet se stejnou cestou k radaru.

Později byly na základě této myšlenky vyvinuty radary pro detekci odpalů balistických střel přes horizont. Příkladem takových radarů je Darjal, radarová stanice, která byla několik desetiletí základem sovětského systému varování před odpálením raket.

V současné době je jednou z nejslibnějších oblastí pro rozvoj radarové technologie vytváření radarů s fázovou soustavou (PAR). Takové radary mají ne jeden, ale stovky zářičů rádiových vln, jejichž činnost řídí výkonný počítač. Vyzařované rádiové vlny různé zdroje ve fázovaném poli se mohou navzájem zesilovat, pokud jsou ve fázi, nebo se naopak vzájemně oslabovat.

Sfázovaný radarový signál může mít libovolný požadovaný tvar, může se pohybovat v prostoru bez změny polohy samotné antény a může pracovat s různými frekvencemi záření. Sfázovaný radar je mnohem spolehlivější a citlivější než radar s klasickou anténou. Takové radary však mají i nevýhody: velkým problémem je chlazení sfázovaných radarů, navíc jsou náročné na výrobu a drahé.

Na stíhačkách páté generace se instalují nové radary s fázovým polem. Tato technologie se používá v americkém systému včasného varování proti raketovým útokům. Radarový systém s fázovaným polem bude instalován na nejnovějším ruském tanku Armata. Je třeba poznamenat, že Rusko je jedním ze světových lídrů ve vývoji sfázovaných radarů.

Pokud máte nějaké dotazy, zanechte je v komentářích pod článkem. My nebo naši návštěvníci je rádi zodpovíme

VOJENSKÁ UNIVERZITA VOJENSKÝ PROTIVZDUCH

OBRANA OZBROJENÝCH SIL RUSKÉ FEDERACE

(pobočka, Orenburg)

Oddělení radarových zbraní (průzkumný radar a ACS)

Př. Ne. _____

Návrh a provoz průzkumného radaru První část Návrh radaru 9s18m1

Přijato jako učebnice

pro kadety a studenty vysokých škol,

školicí střediska, spoje a díly

vojenská protivzdušná obrana

Ozbrojené síly Ruské federace

Učebnice je určena kadetům a studentům vysokých škol, výcvikových středisek, formací a jednotek vojenské protivzdušné obrany Ozbrojených sil Ruské federace, studujících konstrukci a provoz průzkumných radiolokačních stanic.

První část učebnice obsahuje informace o radarové stanici 9S18M1.

V druhé části o radarové stanici 1L13.

Třetí je o radarových stanicích 9S15M, 9S19M2, 35N6 a o stanovišti zpracování radarových informací 9S467-1M.

Zvláštností učebnice je systematická prezentace výukového materiálu od obecného ke konkrétnímu v souladu s posloupností absolvování oboru „Konstrukce a provoz průzkumných radarů“ na Vojenské univerzitě vojenské protivzdušné obrany AČR (obor, Orenburg), jakož i využití zkušeností nashromážděných na katedře radarových zbraní a v jednotkách.

1. část učebnice vypracoval kolektiv autorů Vojenské vysoké školy vojenské protivzdušné obrany Ozbrojených sil Ruské federace (pobočka Orenburg) pod vedením kandidáta vojenských věd docenta generálmajora Chukina L. . M.

Na práci se podíleli: kandidát vojenských věd docent plukovník Shevchun F.N.; kandidát vojenských věd, docent, podplukovník Shchipakin A.Yu.; podplukovník Golčenko I.P.; podplukovník Kalinin D.V.; docent, podplukovník Ljapunov Yu.I.; kandidát pedagogických věd, kapitán Sukhanov P.V.; kandidát technických věd, kapitán Rychkov A.V.; podplukovník Grigoriev G.A.; Kandidát pedagogických věd podplukovník Dudko A.V.

Schváleno jako učebnice pro obor „Návrh a provoz průzkumných radarů“ náčelníkem vojenské protivzdušné obrany AČR.

Tato učebnice je prvním vydáním a kolektiv autorů doufá, že případné nedostatky v ní nebudou pro čtenáře vážnou překážkou a děkuje za zpětnou vazbu a podněty směřující ke zlepšení učebnice. Všechny zpětné vazby a návrhy budou zohledněny při přípravě jeho dalšího vydání.

Naše adresa a telefonní číslo: 460010, Orenburg, st. Pushkinskaya 63, FVU RF Armed Forces, Department of Radar Weapons; t. 8-353-2-77-55-29 (ústředna), 1-23 (oddělení).

Úvod 5

Seznam zkratek a symboly 7

já Obecná informace o radaru 9S18M1. Konstrukční řešení a umístění hlavní komponenty 9

1.1 Účel, složení a konstrukční vlastnosti radaru 9S18M1 10

1.2 Výkonnostní charakteristiky radaru 12

1.3 Provozní režimy radaru 14

1.4 Návrh a umístění hlavních součástí radaru 17

II. Radarové vybavení 9S18M1

2.1 stručný popis zařízení a systémy radarového zařízení 24

2.2 Obsluha radaru 9S18M1 podle blokového schématu 26

2.3 Provoz radiolokátoru 9S18M1 dle konstrukčního a funkčního schématu 31

2.4 Organizace průzkumu vesmíru 44

2.5 Systém napájení 53

2.6 Radarové vysílací zařízení 9S18M1 Kapalinový chladicí systém 79

2.7 9S18M1 radarové anténní zařízení. Zařízení pro podavač vlnovodu 91

2.8 Přijímací zařízení radaru 9S18M1 102

2.9 Zařízení proti rušení pro radar 9С18М1 114

2.10 Zařízení pro zpracování a řízení radaru 9S18M1 126

2.10.1 Zařízení pro synchronizaci a rozhraní 139

2.10.2 Zařízení pro zpracování radarové informace radar 9S18M1 150

2.10.3 Konzola operátora radaru 9S18M1 153

2.10.4 Specializované digitální výpočetní zařízení 160

2.11 Obecné informace o pozemním radarovém dotazovači 167

2.12 Indikační zařízení 171

2.13 Zařízení pro přenos dat 187

2.14 Externí a interní komunikační zařízení 195

2.15 Anténně-rotační zařízení radar 9С18М1 201

2.16 Rozmístění a skládací zařízení radarové antény

2.17 Systém chlazení vzduchu pro radar 9S18M1 216

2.18 Navigační, orientační a topografické vybavení radar 9S18M1 223

III. Obecné informace o základním radarovém vozidle 9S18M1 243

IV. Obecné informace o prostředcích údržby a oprav radaru 9S18M1 261

4.1 Vestavěný systém monitorování a odstraňování problémů pro radar 9S18M1 261

4.2 Účel, složení a umístění náhradních dílů. Postup pro nalezení požadovaného prvku v SPTA 272

4.3 Účel, složení a možnosti údržby a oprav MRTO 9V894 275

kapitán M. Vinogradov,
Kandidát technických věd

Moderní radarová zařízení instalovaná na letadlech a kosmických lodích představují v současnosti jeden z nejrychleji se rozvíjejících segmentů radioelektronické techniky. Identita fyzikálních principů, které jsou základem konstrukce těchto prostředků, umožňuje uvažovat o nich v jednom článku. Hlavní rozdíly mezi kosmickými a leteckými radary spočívají v principech zpracování radarových signálů spojených s různé velikosti apertury, zvláštnosti šíření radarových signálů v různých vrstvách atmosféry, nutnost zohledňovat zakřivení zemského povrchu atd. Přes tyto rozdíly vynakládají vývojáři radarů se syntetickou aperturou (SAR) maximální úsilí k dosažení maximální podobnost ve schopnostech těchto průzkumných nástrojů.

V současné době palubní radary se syntetickou aperturou umožňují řešit problémy vizuálního průzkumu (snímání zemského povrchu v různých režimech), výběr mobilních a stacionárních cílů, analýzu změn pozemní situace, střelbu na objekty skryté v lesích a detekci zasypaných a malých objektů. -velké mořské předměty.

Hlavním účelem SAR je detailní průzkum zemského povrchu.

Rýže. 1. Režimy průzkumu moderních SAR (a - podrobný, b - přehled, c - skenování)	Rýže. 2. Příklady skutečných radarových snímků s rozlišením 0,3 m (nahoře) a 0,1 m (dole)
Rýže. 3. Zobrazení obrázků v různých úrovních detailů
Rýže. 4. Příklady fragmentů reálných oblastí zemského povrchu získaných na úrovních detailu DTED2 (vlevo) a DTED4 (vpravo)

Umělým zvětšením apertury palubní antény, jejímž hlavním principem je koherentní akumulace odražených radarových signálů v průběhu intervalu syntézy, je možné získat vysoké úhlové rozlišení. V moderních systémech může rozlišení při provozu v centimetrovém rozsahu vlnových délek dosahovat desítek centimetrů. Podobné hodnoty rozlišení rozsahu jsou dosaženy použitím intrapulzní modulace, například lineární frekvenční modulací (chirp). Interval syntézy apertury antény je přímo úměrný výšce letu nosiče SAR, což zajišťuje, že rozlišení střelby je nezávislé na výšce.

V současné době existují tři hlavní režimy průzkumu zemského povrchu: přehledový, skenovací a detailní (obr. 1). V režimu průzkumu je zaměření zemského povrchu prováděno kontinuálně v snímacím pásmu, přičemž jsou odděleny laterální a frontlaterální režimy (v závislosti na orientaci hlavního laloku vyzařovacího diagramu antény). Signál je akumulován po dobu rovnající se vypočítanému intervalu pro syntézu apertury antény pro dané letové podmínky radarového nosiče. Režim snímání snímání se od režimu průzkumu liší tím, že snímání probíhá po celé šířce záběru, v pruzích rovných šířce záběru záběru. Tento režim se používá výhradně ve vesmírných radarech. Při fotografování v detailním režimu se signál shromažďuje ve větším intervalu oproti režimu přehledu. Interval se prodlužuje pohybem hlavního laloku vyzařovacího diagramu antény synchronně s pohybem nosiče radaru tak, aby ozařovaná oblast byla neustále v prostoru střelby. Moderní systémy umožňují získat snímky zemského povrchu a objektů na něm umístěných s rozlišením řádově 1 m pro přehled a 0,3 m pro detailní režimy. Společnost Sandia oznámila vytvoření SAR pro taktické UAV, které má schopnost průzkumu s rozlišením 0,1 m v podrobném režimu. Výsledné metody digitálního zpracování přijímaného signálu, jejichž důležitou součástí jsou adaptivní algoritmy pro korekci zkreslení trajektorie, mají významný vliv na výsledné charakteristiky SAR (z hlediska průzkumu zemského povrchu). Právě neschopnost dlouhodobě udržet přímočarou trajektorii nosiče neumožňuje získat rozlišení srovnatelná s detailním režimem v režimu kontinuálního snímání s přehledem, přestože v režimu přehledu neexistují žádná fyzická omezení rozlišení.

Režim inverzní syntézy apertury (ISA) umožňuje syntetizovat aperturu antény nikoli díky pohybu nosiče, ale díky pohybu ozařovaného cíle. V tomto případě nemusíme mluvit o dopředném pohybu, charakteristickém pro pozemní objekty, ale o kyvadlovém pohybu (v různých rovinách), charakteristickém pro plovoucí zařízení houpající se na vlnách. Tato schopnost určuje hlavní účel IRSA - detekci a identifikaci mořských objektů. Charakteristiky moderního IRSA umožňují s jistotou detekovat i malé objekty, jako jsou periskopy ponorky. V tomto režimu jsou schopna natáčet všechna letadla ve výzbroji ozbrojených sil Spojených států a dalších zemí, mezi jejichž mise patří hlídkování pobřežních oblastí a vodních ploch. Vlastnosti snímků získaných při fotografování jsou podobné těm, které byly získány při fotografování s přímou (neinverzní) syntézou clony.

Režim interferometrického průzkumu (Interferometric SAR - IFSAR) umožňuje získat trojrozměrné snímky zemského povrchu. V čem moderní systémy mají schopnost provádět jednobodové snímání (tj. používat jednu anténu) k získání trojrozměrných snímků. Pro charakterizaci obrazových dat se kromě obvyklého rozlišení zavádí další parametr zvaný přesnost výšky nebo rozlišení výšky. V závislosti na hodnotě tohoto parametru se určí několik standardních gradací trojrozměrných snímků (DTED - Digital Terrain Elevation Data):
DTEDO........................900 m
DTED1 ........................90 m
DTED2........................ 30m
DTED3.........................10m
DTED4........................ Zm
DTED5........................1m

Typ snímků urbanizované oblasti (model), odpovídající různým úrovním detailu, je uveden na Obr. 3.

Úrovně 3-5 se oficiálně nazývají „data from vysoké rozlišení» (Údaje o nadmořské výšce terénu HRTe s vysokým rozlišením). Umístění pozemních objektů na snímcích úrovní 0-2 je určeno v souřadnicovém systému WGS 84, výška je měřena vzhledem k nulové značce. Souřadnicový systém pro obrázky s vysokým rozlišením není v současné době standardizován a je předmětem diskuse. Na Obr. Obrázek 4 ukazuje fragmenty skutečných oblastí zemského povrchu získané jako výsledek stereofotografie s různým rozlišením.

V roce 2000 provedl americký raketoplán v rámci projektu SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), jehož cílem bylo získat rozsáhlé kartografické informace, interferometrické průzkumy rovníkové části Země v pásmu od 60. ° N w. na 56° jižně sh., výsledkem je trojrozměrný model zemského povrchu ve formátu DTED2. Vyvíjí se v USA projekt NGA HRTe za účelem získání podrobných 3D dat? v rámci kterého budou dostupné obrázky úrovní 3-5.
Kromě radarového průzkumu otevřené plochy zemského povrchu má palubní radar schopnost získávat obrazy scén skrytých očím pozorovatele. Zejména vám umožňuje odhalit objekty skryté v lesích a také ty, které se nacházejí pod zemí.

Penetrační radar (GPR, Ground Penetrating Radar) je systém dálkového průzkumu Země, jehož princip činnosti je založen na zpracování signálů odražených od deformovaných nebo různě skladných oblastí umístěných v homogenním (nebo relativně homogenním) objemu. Systém sondování zemského povrchu umožňuje detekovat dutiny, praskliny a skryté objekty umístěné v různých hloubkách a identifikovat oblasti s různou hustotou. V tomto případě energie odraženého signálu silně závisí na absorpčních vlastnostech půdy, velikosti a tvaru cíle a na stupni heterogenity hraničních oblastí. V současné době se GPR kromě vojenských aplikací vyvinul v komerčně životaschopnou technologii.

Sondování zemského povrchu probíhá ozařováním pulzy o frekvenci 10 MHz - 1,5 GHz. Vyzařovací anténa může být umístěna na zemském povrchu nebo umístěna na palubě letadlo. Část energie záření se odráží od změn v podpovrchové struktuře země, zatímco většina proniká dále do hlubin. Odražený signál je přijat, zpracován a výsledky zpracování se zobrazí na displeji. Jak se anténa pohybuje, generuje se souvislý obraz, který odráží stav podpovrchových vrstev půdy. Vzhledem k tomu, že k odrazu skutečně dochází v důsledku rozdílů v dielektrických konstantách různých látek (nebo různých skupenství jedné látky), je možné detekovat sondováním velký počet přirozené a umělé defekty v homogenní mase podpovrchových vrstev. Hloubka průniku závisí na stavu půdy v místě ozařování. Pokles amplitudy signálu (absorpce nebo rozptylu) do značné míry závisí na řadě vlastností půdy, z nichž hlavní je její elektrická vodivost. Pro sondování jsou tedy optimální písčité půdy. Mnohem méně vhodné jsou k tomu jílovité a velmi vlhké půdy. Dobré výsledky ukazuje sondování suchých materiálů jako je žula, vápenec, beton.

Rozlišení snímání lze zlepšit zvýšením frekvence vyzařovaných vln. Zvýšení frekvence má však negativní vliv na hloubku pronikání záření. Signály s frekvencí 500-900 MHz tak mohou proniknout do hloubky 1-3 m a poskytují rozlišení až 10 cm a s frekvencí 80-300 MHz pronikají do hloubky 9-25 m , ale rozlišení je asi 1,5 m.

Hlavním vojenským účelem podpovrchového snímacího radaru je odhalovat miny. Zároveň radar instalovaný na palubě letadla, například vrtulníku, umožňuje přímo otevírat mapy minových polí. Na Obr. Obrázek 5 ukazuje snímky získané pomocí radaru instalovaného na palubě vrtulníku, odrážející umístění protipěchotních min.

Palubní radar určený k detekci a sledování objektů ukrytých v lesích (FO-PEN - FOliage PENetrating) umožňuje detekovat malé objekty (pohybující se i nehybné) skryté korunami stromů. Focení objektů skrytých v lesích probíhá podobně jako běžné focení ve dvou režimech: přehledový a detailní. Průměrně je v režimu průzkumu šířka pořizovacího pásma 2 km, což umožňuje získat výstupní snímky oblastí zemského povrchu 2x7 km; v podrobném režimu je zaměření prováděno v úsecích 3x3 km. Rozlišení snímání závisí na frekvenci a pohybuje se od 10 m při frekvenci 20-50 MHz do 1 m při frekvenci 200-500 MHz.

Moderní metody analýzy obrazu umožňují s poměrně vysokou pravděpodobností detekovat a následně identifikovat objekty ve výsledném radarovém snímku. V tomto případě je detekce možná v obrazech s vysokým (méně než 1 m) i nízkým (do 10 m) rozlišením, zatímco rozpoznávání vyžaduje obrazy s dostatečně vysokým (asi 0,5 m) rozlišením. A i v tomto případě můžeme z velké části mluvit pouze o rozpoznání nepřímými znaky, protože geometrický tvar objektu je velmi zkreslený přítomností signálu odraženého od listů a také vzhledem signály s frekvenčním posunem v důsledku Dopplerova jevu, ke kterému dochází v důsledku kývání listů ve větru.

Na Obr. 6 ukazuje snímky (optické a radarové) stejné oblasti. Objekty (kolona aut), neviditelné na optickém snímku, jsou jasně viditelné na radarovém snímku, ale je možné tyto objekty identifikovat abstrahováním od vnější znaky(pohyb po silnici, vzdálenost mezi auty atd.) je nemožné, protože v tomto rozlišení zcela chybí informace o geometrické struktuře objektu.

Detailnost výsledných radarových snímků umožnila uvést do praxe řadu dalších vlastností, které naopak učinily možné řešenířadu důležitých praktických problémů. Jedním z těchto úkolů je sledování změn, ke kterým došlo na určité oblasti zemského povrchu za určité časové období – koherentní detekce. Délka období je obvykle určena četností obchůzek v dané oblasti. Sledování změn se provádí na základě analýzy souřadnicově kombinovaných snímků dané oblasti, získaných postupně jeden po druhém. V tomto případě jsou možné dvě úrovně podrobností analýzy.

Obr 5. Mapy minových polí v trojrozměrném zobrazení při střelbě v různých polarizacích: model (vpravo), příklad obrazu skutečné oblasti zemského povrchu se složitým podpovrchovým prostředím (vlevo), získaný pomocí instalovaného radaru na palubě vrtulníku
Rýže. 6. Optické (nahoře) a radarové (dole) snímky oblasti s kolonou aut pohybujících se po lesní cestě

První úroveň zahrnuje detekci významných změn a je založena na analýze odečtů amplitud obrazu, které nesou hlavní vizuální informace. Nejčastěji tato skupina zahrnuje změny, které může člověk vidět současným prohlížením dvou generovaných radarových snímků. Druhá úroveň je založena na analýze fázových odečtů a umožňuje detekovat změny neviditelné pro lidské oko. Patří mezi ně výskyt stop (auta nebo osoby) na silnici, změny stavu oken, dveří („otevřeno - zavřeno“) atd.

Další zajímavou schopností SAR, kterou rovněž oznámila Sandia, je radarové video. V tomto režimu je diskrétní vytváření otvoru antény od sekce k sekci, charakteristické pro režim kontinuálního průzkumu, nahrazeno paralelním vícekanálovým vytvářením. To znamená, že v každém okamžiku není syntetizován jeden, ale několik (počet závisí na řešených úkolech) apertur. Jakousi obdobou počtu vytvořených clon je snímková frekvence při běžném natáčení videa. Tato funkce umožňuje implementovat výběr pohyblivých cílů na základě analýzy přijatých radarových snímků s použitím principů koherentní detekce, což je ze své podstaty alternativa ke standardním radarům, které vybírají pohyblivé cíle na základě analýzy Dopplerových frekvencí v přijímaném signálu. . Efektivita implementace takových selektorů pohyblivých cílů je velmi diskutabilní kvůli značným nákladům na hardware a software, takže takové režimy s největší pravděpodobností nezůstanou ničím jiným než elegantním způsobem, jak vyřešit problém výběru, navzdory nově vznikajícím příležitostem vybrat cíle pohybující se velmi rychle. nízké rychlosti(méně než 3 km/h, což není k dispozici pro Dopplerovy SDC). Přímý záznam videa v dosahu radaru se také v současnosti nepoužívá, opět kvůli vysokým nárokům na výkon, takže neexistují žádné provozní modely vojenské techniky, které by tento režim v praxi implementovaly.

Logickým pokračováním zdokonalování technologie průzkumu zemského povrchu v dosahu radaru je vývoj subsystémů pro analýzu přijímaných informací. Důležitým se stává zejména vývoj systémů automatická analýza radarové snímky, které vám umožní detekovat, zvýraznit a rozpoznat pozemní objekty v oblasti střelby. Obtížnost vytváření takových systémů je spojena s koherentní povahou radarových snímků, jevy interference a difrakce, při kterých vedou ke vzniku artefaktů - umělého oslnění, podobných těm, které se objevují při ozařování cíle s velkým účinným rozptylovým povrchem. Navíc kvalita radarového snímku je poněkud nižší než kvalita podobného (z hlediska rozlišení) optického snímku. To vše vede k tomu, že efektivní implementace Algoritmy pro rozpoznávání objektů na radarových snímcích v současné době neexistují, ale množství práce provedené v této oblasti, určité úspěchy dosažené v poslední době naznačují, že v blízké budoucnosti bude možné hovořit o inteligentních bezpilotních průzkumných vozidlech se schopností vyhodnotit pozemní situace na základě výsledků analýzy informací získaných vlastním palubním radarovým průzkumným zařízením.

Dalším směrem vývoje je integrace, tedy koordinovaná integrace s následným společným zpracováním informací z více zdrojů. Mohou to být radary, které provádějí průzkum v různých režimech, nebo radary a další průzkumné prostředky (optické, IR, multispektrální atd.).

Moderní radary se syntézou anténní apertury tak umožňují řešit širokou škálu problémů spojených s prováděním radarových průzkumů zemského povrchu bez ohledu na denní dobu a povětrnostní podmínky, což z nich dělá důležitý prostředek k získávání informací o stavu zemského povrchu a objektech na něm umístěných.

Foreign Military Review č. 2 2009 S.52-56