СИСТЕМА ВТОРИЧНОЙ РАДИОЛОКАЦИИ

Еще до недавнего времени первичные радиолокационные станции (ПРЛ) являлись основным инструментом, выполняющим функцию наблюдения за воздушной обстановкой. Работа ПРЛ основана на приеме и обработке сигналов, отраженных от воздушных целей. Удаление цели определяется по времени распространения радиосигнала (туда-обратно), а направление – по положению или направлению антенны радиолокатора в момент облучения цели. По отметке цели на экране индикатора, диспетчер определяет т.н. первичную информацию о самолете - удаление и азимут (рис.1).

Рис.1 Изображение на экране индикатора ПРЛ

Недостатком первичных РЛС является:

- невозможность идентификации самолета;

- невозможность определения высоты полета;

- слабая помехозащищенность. Например, для устранения с экрана индикатора засветов от метеообразований или гидрометеоров требуются специальные методы обработки принимаемых сигналов;

- требуется большая импульсная мощность для обнаружения целей на больших удалениях и пр.

Перечисленные недостатки устранены в системе активной радиолокации, которая состоит из наземного радиолокатора - запросчика и радиолокационного ответчика, устанавливаемого на самолете. Запросчик осуществляет запрос самолетного ответчика и получает в ответ требуемую информацию о самолете и параметрах его полета. Данная информация называется вторичной. Запросчик, получающий таким образом вторичную информацию, называется вторичным радиолокатором (ВРЛ, англ. SSR - secondary surveillance radar), а система, образованная ВРЛ и самолетным ответчиком – системой вторичной радиолокации (СВР).

Вторичная информация отображается на экране индикатора наземного ВРЛ (автоматизированной системы ОВД) в формуляре сопровождения (рис.2).

Рис.2 Пример отображения воздушной обстановки на экране индикатора автоматизированной системы ОВД

Антенная система ВРЛ работает в режиме кругового обзора, излучая кодированные сигналы запроса. Сигналы запроса состоят из двух импульсов P₁ и P₃ (рис. 3), временной интервал между импульсами t_к.з. зависит от вида запрашиваемой информации (или номер самолета, или высота или другая информация), а также от принятого стандарта СВР. Импульс Р₂ является импульсом подавления.

Рис.3 Сигнал запроса

В странах СНГ применяется стандарт СЭВ (или режим «УВД»). Международный стандарт именуется стандартом ИКАО (или режим «RBS» - Radar Веасоn System). В таблице 1 приведены данные по запросным кодам.

Таблица 1 – Запросные кода СВР

Примечание. Благодаря координатному сигналу на экране индикатора ВРЛ отображается отметка самолета. Координатный сигнал состоит из двух импульсов.

Структура ответных сигналов также зависит от применяемого стандарта. В стандарте ИКАО сигнал ответа состоит из координатного кода (F₁, F₂) и информационного кода (рис. 4,а). Информационный код состоит из 12 импульсов, размещаемых в интервале между импульсами координатного кода. Информационные импульсы разбиты на группы (декады) A, B, C и D, каждая из которых содержит по три импульса A₁, A₂, A₄, B₁, B₂, B₄ и т.д. Для размещения информационных импульсов предусмотрено 13 кодовых позиций. Центральная позиция X зарезервирована для использования в перспективных СВР. В коде ответа предусмотрена дополнительная позиция для передачи по требованию диспетчера импульса опознавания SPI (при нажатии на ПУ ответчика кнопки «Опознавание»).

При формировании ответного сигнала с номером рейса, декады A, B, C и D предназначены соответственно для передачи тысяч, сотен, десятков и единиц. Максимальное число, которое может быть записано подобным образом, будет 7777. Количество вариантов кодирования номера рейса 4096.

На рис. 4,б приведен пример ответного сигнала для номера самолета 5273:

D₁+ D₂= 2⁰+2¹ = 1 + 2 = 3;

C₁ + C₂ + C₄ = 2⁰ + 2¹ + 2² = 1 + 2 + 4 = 7;

B₂ = 2¹ = 2

A₁ + A₄ = 2⁰ + 2² = 1 + 4 = 5.

Рис.4 Структура ответного сигнала в стандарте ИКАО

В стандарте СЭВ сигнал ответа состоит из координатного кода (два импульса), ключевого кода (три импульса) и информационного кода (80 позиций) (рис. 5). По ключевому коду ВРЛ (на рис.5 варианты а и б) определяет вид информации в сигнале ответа (номер самолета или высота и остаток топлива). В информационном коде для передачи каждого символа придается две позиции (метод активной паузы). Для кодирования применяется 4-х разрядный код. Следовательно, если во всех разрядах кодового слова единицы 1111, то это соответствует числу: 2⁰+2¹+2²+2³ = 15. Таким кодом можно закодировать номера самолета от 00000 до 99999. Высоту можно закодировать до 30000 м с градацией через 10 м. Кроме того, возможна передача отрицательных значений абсолютной барометрической высоты от 0 до 300 м.

Рис.5 Структура ответного сигнала в стандарте СЭВ

В системе СВР частота ВРЛ отличается от частоты ответчика (табл.2). Поэтому сигналы, отраженные от различного рода объектов, в том числе и от метеообразований, не пройдут через приемный тракт ВРЛ. С этой же целью, временной интервал между импульсами координатного кода также отличается от временных интервалов запросных сигналов.

Таблица 2 - Частоты работы СВР

Обобщенная структурная схема ВРЛ и самолетного ответчика приведена на рис.6.

Рис.6 Обобщенная структурная схема ВРЛ и ответчика

Период повторения импульсов синхронизатора (С) выбирается исходя из обеспечения требуемой максимальной дальности действия ВРЛ. Импульсами синхронизируется работа шифратора (Ш), устройства чередования режимов (УЧР), декодера информационного кода (ДКИК), индикатора (И).

Для получения от самолетного ответчика полной информации (и номера, и высоты, и др.) необходимо чередовать запросные коды. Поэтому шифратор Ш формирует запросные коды, чередование которых производится в соответствии с программой устройства УЧР.

Антенна ВРЛ осуществляет обзор воздушного пространства, излучая запросные сигналы высокой частоты (1030 МГц по ИКАО). Синхронно с вращением антенны на экране индикатора вращается линия развертки.

Сигналы запроса принимается приемо-передающей антенной самолетного ответчика и проходят через антенный коммутатор (АК) на приемник (ПРМ). Код принятого запросного сигнала определяется в дешифраторе (ДШ). В соответствии с запросным кодом, в шифраторе (Ш) подключаются соответствующие регистры формирования координатного и информационного кодов. Информация о установленном номере самолета снимается с пульта управления, а о высоте полета - с барометрического высотомера. Ответный сигнал с выхода шифратора поступает на передатчик, где преобразуется в высокочастотный импульсный сигнал частотой 1090 МГц. Сигнал излучается антенной ответчика, принимается антенной ВРЛ, и проходит через коммутатор АК на приемник ПРМ. В дешифраторе координатного кода (ДШКК) выделяется координатный код. Импульс, образуемый на выходе ДШ, поступает на управляющий электрод ЭЛТ индикатора. В результате на линии развертки, в соответствии с удалением самолета, отображается отметка самолета. Информационный код обрабатывается в декодере ДКИК. В результате его расшифровки в формуляре сопровождения отображаются соответствующие буквенно-цифровые символы.

В ответном сигнале режима «RBS» могут содержаться также сообщения об аварии и других экстренных ситуациях (7500 – нападение на экипаж, 7600 – потеря радиосвязи, 7700 - авария).

При нажатии на ПУ ответчика кнопки «Опознавание» передача информационного кода не осуществляется.

Таким образом, в системе СВР по положению отметки цели на экране индикатора определяется дальность и азимут самолета, а по формуляру сопровождения – вторичная информация.

Примечание. 1. Вторичные радиолокаторы могут осуществлять работу в совмещенном режимах: «RBS» и «УВД».

2. Преобразование запросных и ответных кодов в радиоимпульсы в СВР производится методом амплитудной манипуляции.