Моделирование движущихся излучателей в лабораторных условиях без проведения дорогостоящих полевых испытаний

Измерительная задача

Имитация движущихся радиолокационных излучателей применяется во многих сценариях испытаний как для медленно движущихся судов, так и для быстро маневрирующих самолетов. Уровень ВЧ-сигнала на антенном входе приемников СРП вследствие приближения или удаления излучателей меняется по закону 1/R2. Часто линия визирования главного лепестка установленных антенн меняется в соответствии с динамическим изменением высоты платформы приемника или излучателя. Из-за этого приходится проводить дополнительные изменения уровня. В связи с этим для надежной работы приемников СРП необходимы испытания этих приемников в полевых условиях. Испытания приемников в реальной рабочей среде — дорогостоящая и трудоемкая задача. По результатам таких испытаний слишком поздно вносить существенные изменения в практически реализованные системы. Поэтому разработчикам необходим более простой и быстрый метод оценки производительности приемника.

Контрольно-измерительное решение

Векторный генератор сигналов R&S®SMW200A, оснащенный опцией движущегося излучателя R&S®SMW-K304, в сочетании с ПО R&S®Pulse Sequencer работает как высокоэффективный имитатор сценариев РЛС. Разработчики РЛС могут быстро моделировать сложные сценарии с движущимися излучателями и сверхбольшим временем воспроизведения. Они также могут:

• быстро определять траектории излучателей, включающие в себя прямые линии и круговые сегменты, с тремя степенями свободы;
• использовать файлы описания автомобилей для сглаживания траекторий, которые содержат только координаты x, y, z без меток времени;
• индивидуально настраивать сценарии с помощью импортируемых файлов с точками маршрута, что позволяет формировать сложные траектории с шестью степенями свободы (6-DOF) и временными метками;
• имитировать ускорение и доплеровские смещения;
• предварительно просматривать и визуализировать динамические трехмерные сценарии.

Определение сценариев на карте

В приведенном ниже примере сценария показан патрульный (синий) самолет с излучающим радаром и курсом прямо на восток. В начале отсчета на карте медленно движущийся (красный) самолет большего размера с радиолокационным приемником поворачивает налево с конечным курсом на северо-восток.

Имитация реалистичного сценария полета

Траектория полета приемника (медленного движущегося красного самолета) была импортирована из имитатора траекторий. Траектория полета определена в файле с точками маршрута (собственного формата *.xtd); этот файл содержит данные по местоположению и высоте с метками времени. В качестве траектории полета излучателя (синего самолета) используется предопределенная траектория, сформированная в ПО R&S®Pulse Sequencer. В этом сценарии предполагается, что радар синего самолета с излучателем работает в X-диапазоне и использует узкий луч с растровым сканированием. Голубая заштрихованная область показывает сектор, охватываемый растровым сканированием. Скорость сканирования составляет 30°/с (с шириной растра 90°). Красный самолет несет на себе радиолокационное сигнальное оборудование с азимутальным покрытием 360° в составе системы радиоэлектронного обеспечения (ESM). Здесь используются секторные антенны с кардиоидными диаграммами направленности.

Имитация уровня мощности принимаемого сигнала

На рисунке показано изменение уровня в соответствии с предварительно описанным сценарием полета. Показана только траектория изменения уровня мощности ВЧ-сигнала в одном из четырех секторов антенн приемника. Сценарий содержит три временных интервала (красная, зеленая и синяя полосы). В начале сценария (красный интервал) приемник находится в положении «1 час» относительно курса излучателя (синего самолета). Затем (на зеленом интервале) возникают две группы с двумя пиками. Эти пики появляются в результате растрового сканирования узкого луча излучателя (1). Во время сканирования 2 интервал между двумя пиками составляет примерно 4,7 с. Это означает, что приемник находится не в центре растра по ширине. Поскольку самолет с приемником поворачивается налево для поворота, вторая группа на зеленом интервале имеет более низкие пики (ΔP1). В соответствии с этой траекторией полета кардиоидная диаграмма направленности антенны поворачивается вниз. Этот поворот уменьшает усиление антенны по направлению к приближающемуся излучателю, что приводит к снижению уровня мощности принимаемого сигнала. На синем интервале, примерно на 17 секунде имитации, красный самолет возвращается на свою исходную высоту с курсом на северо-восток, что приводит к существенному повышению мощности принимаемого сигнала примерно на ΔP2 =14 дБ (2). На синем интервале излучатель постепенно приближается к приемнику. Мощность принимаемого сигнала увеличивается еще на ΔP3 =12 дБ по сравнению с исходным значением в начале сценария (4). Теперь красный самолет находится в позиции «12 часов» относительно траектории полета синего самолета. В связи с этим интервал между принимаемыми пиками передаваемого сигнала излучателя во время сканирования 5 теперь составляет 3,2 с (3). Красный самолет находится почти в центре растрового сканирования.

Ключевые преимущества

• Имитация реалистичных полетных манеров с движущимися излучателями и движущимися приемниками
• Получение четкой картины динамического изменения уровня с помощью высокоэффективного предварительного просмотра сценария
• R&S®SMW200A, оснащенный опцией R&S®SMW-K304, в сочетании с ПО R&S®Pulse Sequencer становится высокоэффективным имитатором радаров