ES2393744A1 - Dispositivo para aviones blanco no tripulados. - Google Patents

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Abstract

Dispositivo para aviones blanco no tripulados que contramiden la señal emitida por un radar que comanda armamento, utilizando un método que las siguientes etapas: recepción (10) por radio de la señal proveniente del radar que se quiere contramedir; procesado (15) de dicha señal en la misma banda de frecuencia en la que funciona el radar, mediante parámetros de funcionamiento (16) y transmisión (20) por radio de la señal de contramedida del radar de salida de la etapa anterior.

Description

DISPOSITIVO PARA AVIONES BLANCO NO TRIPULADOS
CAMPO DE LA INVENCION
5
La presente invención se refiere a un dispositivo para aviones blanco no
tripulados de pequeño tamaño, permitiendo dicho dispositivo evaluar sistemas
de armas que actúen sobre dichos aviones.
10
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
En la actualidad, ejércitos de todo el mundo evalúan sus sistemas de
armas de diferentes maneras, siendo una de las más habituales la que consiste
15
en la utilización de aviones blanco no tripulados. Así, se dispara a estos
aviones diferentes tipos de municiones, estando estas municiones comandadas
por uno o varios radares.
A su vez, los aviones blanco pueden comprender señuelos pasivos que
contramidan los radares que comandan las municiones anteriores, tales como
2 o
bengalas o chaff. Sin embargo, con estos señuelos no es posible evaluar
determinados parámetros de los sistemas modernos de armamento, como por
ejemplo las anti-contramedidas electrónicas, así como tampoco posibilitan la
evaluación de un operador en situaciones tales.
Así, todos los sistemas de armamento basados en radares comprenden
2 5
algoritmos de procesado de la señal del radar que intentan anular los señuelos
lanzados por los aviones blanco para contramedir estos radares.
Es por tanto necesario disponer de sistemas en los aviones blanco no
tripulados que permitan la evaluación de los algoritmos anteriores, al tiempo
que evalúen el comportamiento del armamento o del operador del armamento
3 o
ante situaciones en las que el avión blanco haya lanzado un señuelo, y el radar
que controla el armamento intente anular dicho señuelo mediante algoritmos de
procesado de señal.
Los sistemas conocidos en el estado de la técnica para aviones blanco
no tripulados son sofisticados, pesados y muy costosos, por lo que es preciso
que sean transportados en plataformas aéreas, marinas o terrestres, siendo
preferiblemente estas plataformas aviones no tripulados o aviones tripulados
5
que, en cualquiera de los dos casos, habrán de ser de gran tamaño. Por
consiguiente, estos dispositivos no son aptos para ser destruidos en maniobras
de armamento con fuego real puesto que, además de estos propios sistemas o
dispositivos, se destruiría también la plataforma que los transporta.
Para solventar estos inconvenientes, es preciso diseñar un dispositivo
1 o
para aviones blanco no tripulados de bajo coste, poco tamaño y reducido peso,
totalmente autónomo e independiente de la plataforma convencional que los
transporta, y que pueda ser embarcado en aviones blanco no tripulados de
pequeño tamaño, teniendo así un coste de destrucción asumible, lo que
permitirá evaluar los sistemas de armas modernos con fuego real, o servir como
15
autoprotección de este tipo de aeronaves.
Se conoce del estado de la técnica el documento US 5003312, que
presenta un sistema sofisticado para engañar a un radar en el parámetro de
velocidad (doppler). Sin embargo, el sistema de dicho documento tiene un
elevado coste de fabricación y un alto peso, lo que le hacen totalmente inviable
2 o
para ser instalado en pequeños aviones blanco no tripulados , destinados a ser
destruidos en maniobras de entrenamiento.
Otro sistema conocido es el presentado en el documento FR2725032,
que presenta un equipo muy complejo, inviable para ser destruido.
Otros documentos, como por ejemplo CA 2072546, presentan un
2 5
dispositivo totalmente pasivo remolcado desde una aeronave, que ofrece una
respuesta al radar en función de su forma, no siendo este dispositivo
configurable ya que, al tratarse de figuras geométricas, fabricadas en materiales
conductores (metálicos), la respuesta que ofrecen a la señal de un radar es
siempre la misma.
30
El documento ES0267334 describe una tecnología que busca la
generación de señales moduladas en amplitud y frecuencia en la banda de
frecuencia de trabajo del radar. Esta generación se realiza de manera
incoherente, es decir, sin información de la fase de la señal procedente del
radar. Para poder perturbar un radar bajo estas condiciones y obtener unos
buenos resultados es necesario conocer a priori la frecuencia exacta de trabajo
5
del mismo, además de requerir un gran nivel de potencia para que la
contramedida tenga algún efecto, lo cual hace que esta tecnología sea inviable
debido a su elevado tamaño, peso y coste, ya que los generadores de señal de
alta potencia son sumamente costosos. Un razonamiento similar a éste se haría
para el documento ES0267335.
1 o
Así, los sistemas y equipos descritos en los documentos anteriores están
concebidos para la protección de aeronaves tripuladas. Al estar, por lo general,
orientados a defensa, no se escatima en gastos para conseguir unas
características determinadas. Sin embargo, se hace necesario proporcionar un
sistema que sea capaz de ser instalado como elemento de protección en
15
aeronaves de pequeño tamaño, principalmente en aeronaves blanco no
tripuladas. Además, es preciso que este sistema sea de bajo coste, lo cual le
permita incluirlo como elemento destruible en unas maniobras de entrenamiento
por parte de un ejército, pudiendo ser instalado en una plataforma aérea,
marina o terrestre.
2 o
La presente invención está orientada a la consecución de los objetivos
anteriores.
SUMARIO DE LA INVENCION
25
La presente invención se refiere así a un dispositivo para aviones blanco
no tripulados de pequeño tamaño, permitiendo dicho dispositivo evaluar
sistemas de armas que actúen sobre dichos aviones. Los sistemas de armas
que actúan sobre estos aviones se comandan a través de un radar,
3 o
comprendiendo a su vez estos aviones blanco dispositivos de contramedida que
contramidan el radar que comanda los sistemas de armas anteriores.
Para conseguir que el dispositivo sea de reducido tamaño y peso, el sistema de transmisión, que transmite, una vez modificadas, las
dispositivo de la invención contrarresta el radar de forma coherente, tal que
dicho dispositivo recibe las señales procedentes del radar, las modifica, y las
vuelve a retransmitir, lo cual permite que este dispositivo trabaje con menor
5
potencia, ya que se optimiza el uso de la potencia justo en la frecuencia de
trabajo del radar, lo cual permite optimizar el peso y el tamaño del dispositivo,
con lo que se optimiza el coste del mismo.
Además, el dispositivo según la presente invención trabaja en toda la
banda de frecuencia de trabajo del radar que comanda los sistemas de armas
1 o
que se lanzan contra el avión blanco no tripulado, es decir, el radar que se
quiere contramedir con el dispositivo de la invención. Así, si bien el radar que
se quiere contramedir trabaja en una frecuencia en concreto, dentro de la banda
completa en la que funciona el dispositivo de la invención, no es necesario
conocer dicho valor de frecuencia, puesto que el dispositivo de la invención
15
modifica las señales procedentes del radar de forma analógica, mediante
componentes de radiofrecuencia que trabajan a su vez en la misma banda en la
que opera el dispositivo mencionado.
Así, con el dispositivo de la invención, no es necesario conocer a priori la
frecuencia de trabajo del radar, sino tan sólo la banda de funcionamiento del
2 o
mismo, reduciéndose de este modo considerablemente el número de
componentes y su complejidad, con la consiguiente reducción de tamaño, peso
y coste.
Las modificaciones que el dispositivo de la invención realiza sobre las
señales procedentes del radar que comanda los sistemas de armas son:
2 5
cambios en la frecuencia (doppler) de las señales, cambios en el nivel del eco
de las señales en función de la ganancia del dispositivo, y prolongación del eco
en distancia de las señales del radar. Dichas modificaciones pueden
programarse de forma estática o de forma dinámica, variando en el tiempo.
El dispositivo de la invención, que tiene las funcionalidades que se han
3 o
mencionado, comprende los siguientes elementos:
sistema de recepción, que recibe las señales del radar;
5
señales del radar; sistema de control y telemetría, que recibe las señales del sistema de recepción, las modifica en frecuencia, nivel de eco y prolongación el eco en distancia, enviándolas posteriormente al sistema de transmisión; sistema de radio enlace, a través del cual el dispositivo de la invención se conecta con una estación de tierra.
1 o 15
El dispositivo de la invención está conectado, a través del sistema de radio enlace, con una estación de tierra, que comprende a su vez un sistema de radio enlace y un PC o controlador. En la estación de tierra se configura en tiempo real el dispositivo de la invención, y se monitorizan sus parámetros principales. Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa de su objeto en relación con las figuras que se acompañan.
20
DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
2 5
La Figura 1 a muestra en esquema el funcionamiento del dispositivo para aviones blanco no tripulados según una realización de la presente invención. La Figura 1 b muestra en esquema el funcionamiento del dispositivo para aviones blanco no tripulados según una realización de la presente invención. Las Figuras 2a y 2b muestran los principales elementos que componen el dispositivo para aviones blanco no tripulados según la invención.
30

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Según un primer aspecto, la invención se refiere a un dispositivo
preferiblemente para aviones blanco no tripulados de pequeño tamaño,
permitiendo dicho dispositivo evaluar sistemas de armas que actúen sobre los
5
mencionados aviones. Los sistemas de armas que actúan sobre estos aviones
se comandan a través de un radar, comprendiendo a su vez los dispositivos de
estos aviones blanco dispositivos de contramedida que contramiden el radar
que comanda los sistemas de armas anteriores.
El primer problema que se plantea resolver el dispositivo de la invención
1 o
es el de solventar el problema del tamaño y el peso. Así, existen dos maneras
de perturbar a un radar:
De manera incoherente: transmitiéndose mucha potencia, por lo
general ruido, en un ancho de banda grande, para intentar
ocultar el blanco (avión blanco no tripulado); esto requiere gran
15
energía y, por consiguiente, un peso y un coste muy elevados.
De manera coherente: modificándose la propia señal transmitida
por el radar y recibida en el dispositivo del avión blanco no
tripulado, lo cual permite una optimización de la energía
transmitida por el citado dispositivo, al no tener que manejarse
20
anchos de banda grandes.
Así, para el diseño del dispositivo objeto de la invención se ha optado por
contramedir el radar de manera coherente, de tal modo que el dispositivo recibe
las señales procedentes del radar, las modifica, y las vuelve a retransmitir, lo
2 5
que permite trabajar con menos potencia, ya que se optimiza el uso de ésta
justo en la frecuencia de trabajo del radar y, de esta manera, ahorrar
principalmente en el tamaño de algunos componentes y en las baterías de
alimentación del dispositivo en cuestión, reduciéndose considerablemente el
peso y el tamaño del mismo y, en consecuencia, el coste del conjunto.
30
Otro de los inconvenientes a resolver por el dispositivo de la invención, al
trabajar de manera coherente, es el pequeño tamaño de los aviones blanco en
los que el dispositivo va montado. Esto limita la ganancia máxima del
dispositivo, ya que en los sistemas coherentes se necesitan dos sistemas, un
receptor y otro transmisor, debiendo ser el aislamiento entre ambos (función de
la distancia entre sistemas y de su geometría) mayor que la ganancia.
5
Los dispositivos coherentes actuales conocidos utilizan técnicas
digitales, digitalizándose la señal recibida proveniente del radar mediante un
conversor analógico-digital, siendo esta señal almacenada dentro de una
memoria digital de radio frecuencia, donde es modificada con procesadores de
señal, para luego volver a ser transformada en analógica mediante un
1 o
conversores digital-analógico, y retransmitirse.
Estos dispositivos conocidos presentan, para el ámbito de aplicación de
la invención que se pretende, los inconvenientes que se mencionarán a
continuación.
Los actuales conversores analógico digitales, el hardware del procesado
15
y los conversores digitales analógicos, están limitados en cuanto a velocidad y
no pueden manejar anchos de banda grandes (en torno a unos cientos de
MHz). Por este motivo, en estos dispositivos conocidos, antes de digitalizar, se
realiza una conversión previa desde la banda de trabajo de la señal recibida
(decenas de GHz) a una banda de trabajo denominada banda base (en torno a
2 o
M Hz) donde los conversores y los procesadores sean capaces de trabajar. Esta
operación se denomina Down-Conversion. Una vez almacenada la señal y
procesada en el mundo digital, se convierte de nuevo en analógica en la banda
base, y se vuelve a realizar una conversión a la banda de trabajo: esta
operación se denomina Up-Conversion.
2 5
El segundo inconveniente es que a la hora de trabajar con el dispositivo
de la invención necesitamos conocer la frecuencia de trabajo del radar con el
que vamos a trabajar (por lo general desconocida), para poder realizar la
operación de Down-Conversion y Up-Conversion. Esto podría conocerse a priori
y ajustarse en el dispositivo antes de la operación, o se puede hacer de manera
3 o
automática, lo que requiere un receptor que analice la señal procedente del
radar e informe al dispositivo sobre ella, para que el dispositivo pueda
sintonizarse en la frecuencia de trabajo del radar.
El resultado de todo esto sería un dispositivo muy complejo, con el
consiguiente aumento de tamaño, peso y coste del mismo. Para ello, el
5
dispositivo de la invención se ha desarrollado de manera que, aunque pierda
prestaciones respecto a los sistemas digitales conocidos de última generación,
simplifica el diseño de manera considerable. La solución del dispositivo de la
presente invención consiste en trabajar directamente en toda la banda de
trabajo del radar a contramedir (el radar utiliza una frecuencia en concreto,
1 o
dentro de esa banda, pero no es necesario conocerla), en torno a varios GHz,
modificándose las señales de manera analógica, mediante componentes de
radio frecuencia que también trabajan en dicha banda. Con esta solución no
hace falta conocer a priori la frecuencia de trabajo del radar, tan sólo la banda
de funcionamiento del mismo, reduciéndose considerablemente el número de
15
componentes del dispositivo, así como su complejidad, con la consiguiente
reducción de tamaño, peso y coste.
Las modificaciones que el dispositivo de la invención realiza sobre las
señales procedentes del radar que comanda los sistemas de armas son:
cambios en la frecuencia (doppler) de las señales, cambios en el nivel del eco
2 o
de las señales en función de la ganancia del dispositivo, y prolongación del eco
en distancia de las señales del radar. Dichas modificaciones pueden
programarse de forma estática (en un nivel en concreto) o de forma dinámica,
variando en el tiempo, como por ejemplo una señal sinusoidal, cuadrada, chirp,
ruido, etc., incluso en tiempo real de manera remota mediante un radio enlace.
25
Las Figuras 2a y 2b muestran el esquema de componentes que
comprende el dispositivo según la invención:
sistema de recepción 1 O, preferiblemente una antena junto con
un receptor, que recibe las señales del radar;
sistema de transmisión 20, preferiblemente una antena junto con

un transmisor, que transmite, una vez modificadas en frecuencia,
nivel de eco y prolongación del eco en distancia, las señales del señal procesada en el sistema de control y telemetría 30, desde la banda de
radar;
sistema de control y telemetría 30, que recibe las señales del
sistema de recepción 1 O, las modifica en frecuencia, nivel de eco
5
y prolongación el eco en distancia, enviándolas posteriormente
al sistema de transmisión 20, alimentándose dicho sistema de
control y telemetría 30 en una batería 50 o fuente de
alimentación;
sistema de radio enlace 40, preferiblemente una antena de radio
10
enlace junto con un radio modem, a través del cual el dispositivo
de la invención se conecta con una estación de tierra 60,
comprendiendo a su vez dicha estación de tierra 60 un sistema
de radio enlace 61, un radio módem 62 y un PC o controlador
63, tal que desde la estación de tierra 60 se configura el
15
dispositivo en tiempo real y se monitorizan sus parámetros
principales.
El dispositivo de la invención podría a su vez migrarse a un procesado
digital, de tal modo que el sistema de la invención comprendería además, en el
2 o
sistema de control y telemetría 30, un convertidor de analógico a digital, un
convertidor de digital a analógico y un procesador digital. Además, este sistema
comprendería un elemento que realiza operaciones de Down-Conversion en el
sistema de recepción 1 O, y un elemento que realizara las operaciones de Up
Conversion en el sistema de transmisión 20. El elemento en el sistema de
2 5
recepción 1 O que realiza las operaciones de Down-Conversion se encarga de
convertir la señal proveniente del radar, desde la banda de frecuencia de
trabajo del radar, a la banda de frecuencia base, de modo que dicha señal
pueda ser digitalizada por el convertidor analógico a digital del sistema de
control y telemetría 30. Por otro lado, el elemento en el sistema de transmisión
3 o
20 que realiza las operaciones de Up-Conversion se encarga de convertir la
frecuencia base hasta la banda de frecuencia de trabajo del radar.
La Figura 1a muestra a su vez, en diagrama de bloques, el esquema de
funcionamiento del dispositivo de la invención: la señal proveniente del radar que el dispositivo de la invención quiere contramedir es recibida por radio en 1O; la citada señal es procesada en 15, modificándose de manera analógica, con unos parámetros de funcionamiento 16, contramidiendo la señal recibida, y siendo posteriormente transmitida por radio en 20, desde donde el dispositivo de la invención contramide el radar que comanda el sistema de armas sobre el avión blanco no tripulado.
Según otra realización de la presente invención, mostrada en la Figura 1b, el dispositivo de la invención puede migrarse en un procesado digital, de tal modo que el funcionamiento del mencionado dispositivo sería el siguiente:

la señal proveniente del radar que el dispositivo de la invención quiere contramedir es recibida por radio en 1O; la citada señal se convierte desde la banda de trabajo, donde trabaja el radar, a la banda base, mediante un elemento en el sistema de recepción 1 O que realiza las operaciones de DownConversion, siendo posteriormente esta señal digitalizada mediante un conversor analógico a digital, en 12; la señal digital es procesada en 15, teniendo en cuenta unos parámetros de funcionamiento 16; la señal procesada se convierte de digital a analógico nuevamente, y es transformada desde la banda base, hasta la banda de trabajo mediante un elemento en el sistema de transmisión 20 que realiza las operaciones de Up-Conversion, en 18;
la señal de salida de 18 se transmite posteriormente por radio en
20, desde donde el
dispositivo de la invención contramide el
radar que comanda el sistema de armas sobre el avión blanco
no tripulado.
5
El peso total del dispositivo de la invención, tal y como se ha definido,
está alrededor de 5 Kg (siendo éste un valor meramente orientativo), incluyendo
todos
sus componentes y elementos auxiliares, pudiendo incluso disminuirse
aún más, si fuera necesario, su peso total, para poder ser utilizado en aviones
1 o
blanco no tripulados aún de menor tamaño.
Aunque el dispositivo de la invención se ha desarrollado preferiblemente
para
ser montado en aviones blanco no tripulados, y ser utilizado en la
evaluación de armamento apoyado por radar, podría adaptarse también el uso
de este dispositivo a cualquier tipo de pequeña plataforma aérea, marina
o
15
terrestre, como elemento de autoprotección o como señuelo contra armas
apoyadas por radar.
En
las realizaciones preferentes que acabamos de describir pueden
introducirse aquellas modificaciones comprendidas dentro del alcance definido
2 o
por las siguientes reivindicaciones.

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Método para contramedir la señal emitida por un radar que comanda armamento, tal que el citado método comprende las siguientes etapas: 5 a) recepción (1 O) por radio de la señal proveniente del radar que se quiere contramedir;
    b) procesado ( 15) de dicha señal en la misma banda de frecuencia en la que funciona el radar, mediante parámetros de funcionamiento (16);
    10 e) transmisión (20) por radio de la señal de contramedida del radar de salida de la etapa b).
  2. 2.
    Método según la reivindicación 1, en el cual la señal de las etapas a) y e) es analógica.
  3. 3.
    Método según la reivindicación 2, en el cual la señal procesada en la etapa b) es analógica.
  4. 4. Método según la reivindicación 2, que comprende además las siguientes 2 o etapas: d) conversión (12) de la señal analógica de salida de a) en
    digital; e) procesado (15) de la señal de d) en digital; f) conversión de la señal de salida de e) de digital a analógico
    25 (18).
  5. 5. Dispositivo para contramedir la señal emitida por un radar que comanda armamento, que comprende: un sistema de recepción (1 0), que recibe las señales del radar;
    30 un sistema de control y telemetría (30), que recibe las señales del sistema de recepción (1 0), las modifica en frecuencia, nivel
    de eco y prolongación el eco en distancia, enviándolas posteriormente a un sistema de transmisión (20); un sistema de transmisión (20) que transmite, una vez modificadas, las señales del radar.
  6. 6. Dispositivo según la reivindicación 5 que comprende además, en el sistema de control y telemetría (30), un convertidor de analógico a digital, un convertidor de digital a analógico y un procesador digital, comprendiendo además dicho dispositivo un elemento que realiza
    1 o operaciones de Down-Conversion en el sistema de recepción (1 0), y un elemento que realizara las operaciones de Up-Conversion en el sistema de transmisión (20).
  7. 7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 5-6, que comprende
    15 además un sistema de radio enlace (40), a través del cual el dispositivo se conecta con una estación de tierra (60) desde donde se configura el dispositivo en tiempo real y se monitorizan sus parámetros principales.
  8. 8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 5-7, en el que el 2 o sistema de recepción (1 O) comprende una antena y un receptor.
  9. 9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 5-8, en el que el sistema de transmisión (20) comprende una antena y un transmisor.
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CN104330782A (zh) * 2014-11-04 2015-02-04 西安电子科技大学 三角调频脉冲信号的时域调制域参数联合测量方法

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