Śledź podczas skanowania — Track while scan
Utwór podczas skanowania ( TWS ) jest tryb radaru pracy, w którym przydziela radarowe część swojej władzy do śledzenia cel lub cele, podczas gdy część jego mocy jest alokowana do skanowania, w przeciwieństwie do trybu śledzenia prostej, gdy radar kieruje wszystkich jego moc do śledzenia nabytych celów. W trybie TWS radar ma możliwość zdobywania dodatkowych celów, a także zapewnia ogólny widok przestrzeni powietrznej i pomaga utrzymać lepszą świadomość sytuacyjną .
Tło
Wczesne lotnicze systemy radarowe działały na ogół wyłącznie jako systemy śledzące, z dedykowanym operatorem radarowym, który ręcznie „dostrajał” system do lokalizacji celów w stosunkowo wąskim polu widzenia przed samolotem. Obszar poszukiwań można przesuwać różnymi metodami, zazwyczaj z przesunięciem fazowym lub przełączaniem krzywkowym w systemach o niższej częstotliwości, które wymagały dużych anten, lub przez przesuwanie talerza radaru w radarach o częstotliwości mikrofalowej. Potyczki zaczynały się od kontrolerów naziemnych naprowadzających samolot na ogólny obszar celu za pomocą poleceń głosowych dla pilota, a gdy samolot znalazłby się w zasięgu, jego własny radar podniósłby cel do ostatecznego podejścia, gdy operator radaru przekazałby polecenia głosowe do pilota. Nie było różnicy między szukaniem celu a śledzeniem go.
Radary naziemne, takie jak SCR-584, zautomatyzowały ten proces na wczesnym etapie ich ewolucji. W trybie wyszukiwania SCR-584 obracał swoją antenę o 360 stopni, a wszelkie zwroty były wykreślane na wskaźniku pozycji na planie (PPI). Dało to operatorom wskazanie wszelkich celów w zasięgu wykrywania ~25 mil i ich kierunku w stosunku do furgonetki radarowej. Gdy jeden ze zwrotów został uznany za interesujący, radar został przełączony w tryb śledzenia i „zablokowany”. Odtąd automatycznie utrzymywałby swoją antenę skierowaną na cel, podając dokładny kierunek, wysokość i informacje o zasięgu na wyświetlaczu B-Scope . Obciążenie operatora zostało znacznie zmniejszone.
Postępy w elektronice sprawiły, że zmniejszenie rozmiarów i wagi zautomatyzowanych radarów, takich jak SCR-584, na tyle, by zmieściły się w samolocie, było tylko kwestią czasu. Zaczęły pojawiać się pod koniec lat pięćdziesiątych i pozostawały powszechne do lat osiemdziesiątych.
Wprowadzenie półaktywnych pocisków samonaprowadzających z radarem sprawiło, że koncepcja namierzania stała się szczególnie ważna. Pociski te wykorzystują własny radar wystrzeliwującego samolotu do „pomalowania” celu sygnałem radarowym, pocisk nasłuchuje sygnału odbijającego się od celu, aby go namierzyć. Wymaga to zablokowania radaru w celu zapewnienia stałego sygnału prowadzącego. Wadą jest to, że gdy radar jest ustawiony na śledzenie pojedynczego celu, operator traci informacje o innych celach. Jest to problem, który ma rozwiązać śledzenie podczas skanowania.
W tradycyjnych systemach radarowych wyświetlacz jest wyłącznie elektryczny; sygnały z anteny radarowej są wzmacniane i wysyłane bezpośrednio do oscyloskopu w celu wyświetlenia. Istnieje zależność jeden do jednego między „pigmentami” na wyświetlaczu a sygnałem radiowym odbieranym z anteny. Gdy antena nie jest skierowana w określonym kierunku, sygnał z dowolnych celów w tym kierunku po prostu znika. Aby poprawić zdolność operatora do odczytywania wyświetlacza, oscyloskopy zazwyczaj wykorzystywały powoli zanikający luminofor jako surową formę „pamięci”.
Śledź podczas skanowania
Śledzenie i skanowanie radarów stało się możliwe dzięki wprowadzeniu dwóch nowych technologii: radarów z układem fazowym i urządzeń pamięci komputera. Anteny z układem fazowym stały się praktyczne wraz z wprowadzeniem w latach 60. XX wieku przestrajalnych koherentnych oscylatorów częstotliwości radiowych o dużej mocy . Dzięki nieznacznemu przesunięciu fazy między szeregiem anten, uzyskany sygnał addytywny może być sterowany i skupiany elektronicznie. O wiele ważniejszy dla rozwoju TWS był rozwój komputerów cyfrowych i związanych z nimi pamięci, które pozwalały na zapamiętywanie danych radarowych od skanowania do skanowania.
Radary TWS odłączają wyświetlacz od anteny, wysyłając sygnały do komputera zamiast wyświetlacza. Komputer interpretuje sygnał i opracowuje „plik śledzenia” dla wszystkiego, co normalnie spowodowałoby impuls. Następnym razem, gdy radar powróci do tego obszaru, wszelkie zwroty zostaną skorelowane z oryginalnym nagraniem, a plik śladu zostanie odpowiednio zaktualizowany lub odrzucony. Drugi system w sposób ciągły odczytuje dane w plikach śladów z pamięci i wyświetla je na radarze w postaci serii ikon z adnotacjami. W przeciwieństwie do prostego trybu śledzenia, radary TWS muszą rozwiązać dodatkowy problem polegający na rozpoznaniu, czy każda dyskryminacja/wykrycie celu definiuje nowy cel, czy należy do celów już śledzonych.
Dzięki znanej lokalizacji celów nawet wtedy, gdy antena radaru nie jest na nie skierowana, radary TWS mogą powrócić do tego samego obszaru nieba podczas następnego skanowania i przesłać dodatkową energię w kierunku celu. Tak więc pomimo tego, że radar nie maluje stale celu, tak jak w tradycyjnym namierzaniu, w tym kierunku wysyłana jest wystarczająca ilość energii, aby umożliwić śledzenie pocisku. Fazowane układy antenowe pomaga tutaj, pozwalając sygnał być ukierunkowane na cel, gdy antena znajduje się w tym kierunku, to bez konieczności być skierowany bezpośrednio na cel. Oznacza to, że cel może być malowany przez dłuższy czas, gdy antena jest skierowana w tym samym kierunku. Zaawansowane radary z układem fazowym jeszcze to ułatwiają, umożliwiając ciągłe kierowanie sygnału na cel.
Jednak pierwszym w historii działającym radarem śledzenia podczas skanowania nie był ani radar PESA, ani AESA . W rzeczywistości był to radziecki radar naprowadzania, wykrywania i śledzenia celu znany jako B-200, zaprojektowany po raz pierwszy w 1953 roku przez KB-1 (dziś znany jako NPO Almaz ), jako część wielokanałowego, stacjonarnego pocisku przeciwlotniczego system oznaczony jako S-25 ( Sistema-25 , pierwotna nazwa Berkut - Złoty Orzeł , w języku angielskim) lub SA-1 Guild (według oznaczenia NATO ), który był przeznaczony wyłącznie do obrony przed ewentualnym zmasowanym nalotem na Moskwę, a zwłaszcza Kreml od dłuższego czasu -zasięgowe bombowce strategiczne USAF (zwłaszcza takie jak B-47, a później B-52 , zdolne do lotów stratosferycznych , co czyniło je całkowicie odpornymi na zwykłe działa przeciwlotnicze).
Ponieważ S-25 zaprojektowano również jako pierwszy w historii wielokanałowy system rakietowy (pierwszy, który miał zdolność jednoczesnego zwalczania wielu celów – nawet dwudziestu celów z jednej baterii, każdy z maksymalnie trzema pociskami) wymagało zatem odpowiedniego radaru zdolnego do spełnienia tak wymagającego zadania, co ostatecznie zaowocowało stworzeniem B-200, jako pierwszego radaru kierowania ogniem przeznaczonego do wielokrotnego naprowadzania pocisków na wiele różnych celów powietrznych, co zostało zapewnione dokładnie dzięki swojej zdolności TWS.
Zamiast używania późniejszych anten z układem fazowym i wieloprocesorowych komputerów cyfrowych (oba które jeszcze nie istniały w tamtych czasach) zdolność TWS w B-200 została faktycznie osiągnięta za pomocą alternatywnej metody, tj. przez tak zwane „brutalne użycie”. podejścia siłowego” (B-200 posiadał masywną i bardzo masywną elektronikę z wieloma analogowymi komputerami wraz z własnym zasilaniem w postaci ciężkich generatorów , regulatorów, stabilizatorów i wentylatorów, a wszystko to zostało umieszczone w stosunkowo dużym betonowym bunkrze). ZSRR utworzył w latach 1954-1956 56 takich stanowisk radarowych (tyle, ile było stanowisk rakietowych S-25) w dwóch dużych koncentrycznych pierścieniach wokół Moskwy, które reprezentowały dwie linie obrony przeciwlotniczej, z których każda zawierała wiele stanowisk S-25 (34 z nich znajdowało się na zewnętrznym, a pozostałe 22 na wewnętrznym pierścieniu).
B-200 był 3D , UHF , S / E pasma radarowego, które oprzyrządowanie zakres wykrywania 150km i zdolnością śledzenia aż 30 różnych celów jednocześnie (20 tych może również uruchamiać S-25 pocisków) wciąż skanując w poszukiwaniu nowych celów. Był to pierwszy na świecie radar zdolny do takich funkcji, który po raz pierwszy jeszcze pół wieku później przewyższy współczesny rosyjski system S-400 (którego radar kierowania ogniem 92N2 może jednocześnie zwalczać nawet 80 różnych celów). , każdy z dwoma pociskami). B-200 charakteryzował się również bardzo unikalnym i zaawansowanym jak na swoje czasy projektem, a także nietypowym trybem pracy; składający się z dwóch symetrycznych anten (jedna przeznaczona do azymutu, a druga do obserwacji elewacji), każda z dwoma sześciokątnymi dyskami w kształcie rombu (każdy o wysokości 10 metrów), obie obracające się wokół własnej osi (jak śmigło lub wiatrak ) we wzajemnie przeciwnych kierunkach i z prędkością dochodzącą do 50 obrotów na minutę, co umożliwiało im tak samo skanowanie celu. B-200 wraz z S-25 przez prawie 30 lat (1955-1982) służyły jako główna linia obrony Moskwy przed ewentualnym nalotem, by później prześcignąć go samobieżny system rakietowy dalekiego zasięgu S-300 (obecnie S-400), głównie z powodu całkowitego unieruchomienia całego systemu S-25.
Pomimo tego, że nie zalicza się do kategorii nowoczesnych radarów z układem fazowym, B-200 jest jednak również uważany za pierwszy w historii nowoczesny radar kierowania ogniem (przeznaczony do naprowadzania rakiet), ponieważ większość dzisiejszych radarów tego typu zdolność TWS.
Od strony zachodniej pierwszym działającym radarem TWS był morski radar Królewskiej Marynarki Wojennej (RN) Typ 984 , który po raz pierwszy pojawił się trzy lata później niż radziecki radar naziemny B-200 (w 1956 r.), wyprodukowano tylko trzy takie radary (dla trzy lotniskowce Royal Navy - HMS Eagle , Hermes i Victorious ). Ponadto Typ 984 nie był radarem kierowania ogniem, a więc nie był przeznaczony do naprowadzania pocisków, lecz radarem do przechwytywania naziemnego, a także radarem wczesnego ostrzegania , co wymagało również zdolności TWS. Był to pierwszy zachodni radar, który umożliwiał zwalczanie wielu celów powietrznych, jednocześnie przeprowadzając skanowanie w poszukiwaniu nowych. Typ 984 był także pierwszym w historii radarem morskim TWS.
W Stanach Zjednoczonych oryginalnym systemem radarowym śledzącym był system Semi-Automatic Ground Environment (SAGE) opracowany dla Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych w 1958 roku. SAGE wymagało ogromnych komputerów do opracowywania i utrzymywania tras nawet dla kilkudziesięciu samolotów. Wczesny lotniczy radar TWS zazwyczaj śledził podczas skanowania tylko jeden cel. Oryginalnym zestawem lotniczym TWS był Hughes Aircraft AN/ASG-18 z XF-108 Rapier , który mógł śledzić pojedynczy cel. Westinghouse AN / APQ-81 dla F6D Missileer był bardziej zaawansowany, śledzenie do ośmiu celów, ale wymaga własnego operatora.
Dopiero wprowadzenie komputerów cyfrowych , a zwłaszcza mikroprocesorów , sprawiło, że TWS w zastosowaniach lotniczych stał się praktyczny. Rozwój TWS na ogół podążał za rozwojem mikroprocesorów, które ostatecznie je zasilały; AN / AWG 9 z F-14 Tomcatem stosuje się Intel 8080 i może śledzić 24 celów.