1.3. Классификация координаторов
Схема классификации координаторов или ГСН летательных аппаратов приведена на рис.1.3.
По числу информационных каналов координаторы бывают одноканальными и многоканальными.
Многоканальные координаторы состоят из нескольких одноканальных, которые могут быть конструктивно выполнены отдельно, автономно друг от друга, или совмещены конструктивно в одном приборе, например, антенно-оптическом. Совмещение отдельных каналов может произойти не только конструктивно, но и функционально, например, единый дальномер или устройство третичной обработки информации.
В зависимости от принципа действия информационный канал может быть активным (излучать в пространство зондирующие сигналы) или пассивным (только принимать электромагнитное, оптическое или другое излучение). В соответствии с этим координаторы делятся на активные и пассивные.
Активные информационные каналы (соответственно, координаторы) в зависимости от типа используемого излучения подразделяются на радиолокационные и лазерные.
В радиолокационных координаторах БПЛА используется радиоизлучение в сантиметровом и миллиметровом диапазоне волн, что обусловлено сравнительно малыми размерами антенных устройств. По мере развития радиолокации, повышения ее помехозащищенности появлялись различные типы зондирующих сигналов: импульсные и непрерывные, с частотной модуляцией и фазовой манипуляцией, шумоподобные сигналы с широким спектром. Все они находят применение в радиолокации и соответственно в радиолокационных координаторах и ГСН. В лазерных информационных каналах применяются твердотельные, газовые и полупроводниковые лазеры, которые формируют импульсное или непрерывное (квазинепрерывное) зондирующее излучение.
Пассивные координаторы используют широкий спектр электромагнитного излучения. Радиолокационное излучение и излучение связных радиостанций используют пассивные радиопеленгационные каналы (ПРК), которые могут быть однодиапазонными, принимающими радиоизлучение с длиной волны от единиц миллиметров до нескольких дециметров.
Инфракрасные координаторы используют тепловое излучение объектов-целей в ближней и дальней инфракрасной области спектра. Телевизионные каналы (ТВК) координаторов могут работать в видимом или инфракрасном диапазоне в независимости от используемой в них передающей трубки. Несколько особое положение занимает радиометрический канал (РМК), который использует радиотепловое излучение фона и цели для обнаружения цели и измерения ее координат.
Приведенная классификация является приближенной и не охватывает все многообразие информационных каналов ( например, возможно использование светолокаторов без применения лазеров, магнитометров, гравитометров или радиометров) и особенно их сочетания в многоканальных координаторах. Например, информационные каналы могут быть частично совмещены конструктивно и частично - функционально и т.д.
1.4. Основные задачи и режимы работы координатора в системе управления бпла
Основными задачами, которые решает координатор или головка самонаведения в системе управления, являются следующие:
1) определение угловых координат цели (или группы целей) в вертикальной плоскости (ц) и горизонтальной (ц) относительно
летательного аппарата, а также дистанции до цели (Dц). Эти координаты определяются в режиме поиска цели, т.е. при просмотре заданной области пространства за заданное время поиска;
2) уточнение (определение с большей точностью) координат цели ( ц, ц, Dц ) в заданном малом секторе пространства, например, в секторе возможных ошибок при решении задачи 1;
3) селекция целей (группы целей) на фоне естественных и искусственных помех;
4) классификация целей (наблюдаемых объектов) для выбора заданной цели (объекта);
5) сопровождение цели по угловым координатам (или их производным) и дальности для наведения БПЛА;
6) определение координат ( ц, ц, Dц ) характерных точек объекта и заданной точки ( з, з, Dз) для приведения в нее БПЛА;
7) информационное обеспечение исполнительных устройств.
Перечисленные задачи расположены последовательно в хронологическом порядке в соответствии с типовой работой координатора в системе управления БПЛА. Однако в различных тактических ситуациях можно пропускать некоторые этапы работы координатора или неоднократно повторять их, соответственно решая столько же раз отдельные задачи или пропуская их. Например, если оператор обеспечивает хорошее предварительное целеуказание и выбор цели, то нет необходимости в решении первой задачи. В другом случае при потере цели приходится возвратиться к первой задаче.
В соответствии с указанными задачами возможны различные режимы работы координатора и его информационных каналов.
Поиск цели. В этом режиме координатор за заданное время осматривает заданную зону пространства и измеряет угловое направление цели ( ц, ц ) и по возможности дистанцию до цели в тех случаях, когда сигнал превысил уровень шума. При плохом целеуказании (большие ошибки) зону поиска делают максимально большой, а при хорошем целеуказании зона поиска невелика и определяется диаграммой антенного или оптического устройства.
В режиме поиска происходит обнаружение сигнала, т.е. сравнение сигнала на выходе приемника с некоторым, заранее выставленным порогом. Превышение уровня этого порога является фактом обнаружения сигнала. Одновременно с этим фактом фиксируются углы поворота антенны и тем самым определяется направление на предполагаемую цель.
Селекция цели - это режим работы координатора, в котором анализируются обнаруженные сигналы с целью выбора сигналов от цели на фоне сигналов от искусственных и естественных помех.
Иногда этот режим совмещается с режимом поиска или режимом сопровождения цели, если признаки, по которым проводится селекция, определяются автоматически вместе с обнаружением сигнала (например, амплитуда, длительность и т.д.). В других случаях режим селекции требует специального времени и специфической работы передатчика и приемника, например, при селекции по поляризационным признакам.
Классификация цели. Аналогично режиму селекции в этом режиме определяется принадлежность обнаруженных целей к тому или иному классу. Это необходимо для выбора цели каждым БПЛА в зависимости от его назначения. Этот режим может быть совмещен с режимом селекции цели.
Сопровождение цели. После выбора цели координатор сопровождает ее по угловым координатам и дальности. В этом режиме координатор определяет сигналы рассогласования линии визирования цели и строительной оси БПЛА, выдавая этот сигнал (а при необходимости и скорость его изменения) в рулевой тракт, заставляя БПЛА отрабатывать это рассогласование.
Режим сопровождения цели является основным для всех типов координаторов. Для некоторых систем все предыдущие режимы могут происходить с участием оператора, а в этом режиме координатор или ГСН работают автономно.
Потеря цели. Практически все ГСН предусматривают возможность потери сигнала от цели. Это может произойти вследствие внешних возмущений или захвата ложной цели, которая по мере приближения к ней распознается как помеха. В этом случае возможно сопровождение цели по запомненным ранее угловым координатам или переход ГСН снова в режим поиска цели.
Режим потери цели представляет особый интерес для синтеза контура самонаведения и БПЛА и его логико-временной диаграммы. Этот режим имеет самостоятельное значение в многоканальных координаторах, где анализируются возможные причины цели в одном канале и переход на управление по другому каналу. Для одноканальных координаторов этот режим самостоятельного значения не имеет и поэтому рассматриваться в дальнейшем не будет.