УСТРОЙСТВО ЭМУЛЯЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ С АКТИВНЫМ ОТВЕТОМ, СОПРЯЖЕННОЙ С ОБЗОРНОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИЕЙ Российский патент 2006 года по МПК G01S7/40 

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к имитаторам сигналов целей-носителей ответчиков, находящихся в зоне действия обзорной радиолокационной станции (РЛС), сопряженной с РЛС с активным ответом, при их совместном использовании в процессе добывания радиолокационной информации о целях.

Устройство эмуляции радиолокационной станции с активным ответом, сопряженной с обзорной радиолокационной станцией, в дальнейшем УЭ РЛС АО, предназначено для обучения и тренировки операторов РЛС в условиях большого количества движущихся по сложным траекториям целей, в том числе находящихся на одном направлении в следующих режимах опознавания:

- режим "А" (общее неимитостойкое опознавание с информативным признаком "отвечает - не отвечает");

- режим "Б" (общее имитостойкое опознавание с информативным признаком "гарантированно свой - гарантированно чужой";

- режим "В" (индивидуальное опознавание цели-носителя ответчика в заданном секторе обзора, имеющей признак "отвечает", по действующему индивидуальному номеру);

- режим "Г" (индивидуальное опознавание цели-носителя ответчика, работающего в режиме "флагман", имеющей признак "отвечает");

- режим "Д" (индивидуальное опознавание цели-носителя ответчика терпящей бедствие, при запросе в режиме "А");

- режим "Е" (индивидуальное опознавание цели-носителя ответчика терпящей бедствие, при запросе в режиме "Б").

Известны устройство, имитирующее работу автономных РЛС с активным ответом [6] и генератор сигналов целей-носителей радиолокационных станций с активным ответом [8], а также полезная модель генератора сигналов целей [7], предназначенная для формирования сигналов, имитирующих сигналы синхронизации и сигналы на выходе приемника обзорной РЛС, содержащие сигналы от движущихся целей, собственные шумы приемника. Близким к заявляемому, по главному признаку, является генератор сигналов-носителей радиолокационных станций с активным ответом [8], однако он обладает существенными недостатками, ограничивающими круг решаемых задач:

- устройство имитирует сигналы, аналогичные по характеристикам сигналам на выходе декодеров РЛС с активным ответом только в режиме "А" или "Б" общего опознавания, причем вид метки опознавания не позволяет оператору однозначно классифицировать цель по признакам "отвечает" или "гарантированно свой";

- способ формирования метки опознавания соответствует режиму совмещения метки цели и метки опознавания, что существенно ухудшает условия обучения операторов по обнаружению и классификации целей с различной эффективной отражающей поверхностью (ЭОП) в условиях помех.

В качестве прототипа генератора сигналов целей-носителей РЛС с активным ответом [8] использована полезная модель генератора сигналов целей (ГСЦ) [7]. Модель содержит в себе все необходимые устройства, обеспечивающие ввод исходных данных, устройства синхронизации, устройства формирования и трансляции на оконечные устройства обзорной РЛС в режиме реального времени видеоимпульсов отметок большого числа движущихся целей, в том числе находящихся на одном направлении. Для исключения вышеперечисленных недостатков устройства [8] в качестве прототипа заявляемого УЭ РЛС АО по большинству существенных признаков выбрана полезная модель [7].

Главным существенным отличием заявляемого УЭ РЛС АО от ГСЦ прототипа является способность формировать специальные отметки, вид и местоположение которых на экране отличны от вида и местоположения отметок целей, имитируемых ГСЦ, причем форма отметок содержит в себе информацию о классификационных признаках цели, то есть находится в конкретной причинно-следственной зависимости от режима опознавания имитируемой цели.

Задачей изобретения является создание устройства, решающего задачу эмуляции работы РЛС АО, сопряженной с обзорной РЛС в режимах общего и индивидуального опознавания "А"..."Е".

Технический результат изобретения заключается в моделировании сигналов аналогичных по характеристикам сигналам на выходе оконечный устройств РЛС АО, при запросе в режимах "А"..."Е", по целям, находящимся в зоне действия обзорной РЛС.

Решение задачи достигается тем, что в ГСЦ введены пульт управления радиолокационной станцией с активным ответом (ПУ РЛС АО), блок селектора признаков ответных сигналов (блок СПОС) целей-носителей ответчиков (ЦНО), блок синхронизации ответных сигналов (БСОС), блок оперативного запоминающего устройства ответных сигналов (блок ОЗУ ОС), блок декодера признаков ответных сигналов (блок ДПОС), блок счетчика тактовых импульсов (блок СТИ), блок формирователя меток опознавания (блок ФМО) и блок сумматора, причем второй выход ГСЦ соединен информационной шиной с первым входом БСОС, первый выход ГСЦ соединен с первым входом блока сумматора, а третий выход ГСЦ соединен информационной шиной с первым входом блока СПОС, второй и третий входы которого соединены соответственно информационными шинами с выходом ПУ РЛС АО и первым выходом БСОС, первый выход блока СПОС соединен шиной данных с вторым входом БСОС, второй выход блока СПОС соединен информационной шиной с первым входом блока ОЗУ ОС, второй и третий входы которого соединены соответственно адресной шиной и шиной синхронизации с вторым и третьим выходами БСОС, четвертый выход БСОС соединен шиной синхронизации с блоком СТИ, выход блока ОЗУ ОС соединен информационной шиной с первым входом блока ДПОС, первый выход которого подключен параллельно к информационной шине первого входа блока ОЗУ ОС, а второй выход блока ДПОС соединен адресной шиной с первым входом блока ФМО, второй выход которого соединен с вторым входом блока ДПОС, третий выход блока ДПОС соединен с вторым входом блока СТИ, выход которого соединен адресной шиной с вторым входом блока ФМО, первый выход блока ФМО соединен с вторым входом блока сумматора, выход которого является выходом устройства.

Возможность достижения технического результата обусловлена тем, что специальные отметки на экране обзорной РЛС формируются видеосигналом с постоянными параметрами, вырабатываемым оконечным устройством РЛС АО по управляющим сигналам, вырабатываемым декодером РЛС АО, при совпадении признаков ожидаемых ответных кодов общего и индивидуального опознавания с признаками ответных сигналов, принятых РЛС АО от ЦНО, с признаком ответного сигнала (ОС) "свой", при запросе, в секторе, равном ширине диаграммы направленности антенны (ДНА) РЛС АО на уровне половинной мощности.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема заявляемого устройства. На фиг.2, 3, 4 показаны диаграммы напряжений, поясняющие взаимосвязь процессов обработки информации УЭ РЛС АО. На фиг.5, 6, 7 приведены примеры формирования УЭ РЛС АО специальных отметок.

Устройство в целом может быть реализовано с использованием средств вычислительной техники совместно с цифроаналоговыми схемами на основе общеизвестных элементов. Блок 1 ГСЦ является аналогом ГСЦ прототипа. Введение в состав УЭ РЛС АО блока 3 СПОС, 4 БСОС и блока 9 сумматора, имеющих связи с дополнительными выходами 1, 2 и 3 ГСЦ, не изменяет его работу, вместе с тем, обеспечивает временную синхронизацию процессов формирования отметок целей и специальных отметок опознавания.

Устройство работает следующим образом. Подготовка к работе УЭ РЛС АО отличается от подготовки ГСЦ прототипа наличием цикла ввода дополнительной информации о ЦНО, имеющих признак "свой". Этот этап включает в себя присвоение цели признака "свой", присвоение признаков ответа на запрос в режимах общего и индивидуального опознавания "А"..."Г", признака цели терпящей бедствие. Трансляция информации о признаках ОС ЦНО выполняется блоком 1 ГСЦ и происходит синхронно с трансляцией основной информации о целях. Полная информация об одной цели передается тридцатидвухразрядным словом. Возможность внесения дополнительной информации обусловлена наличием в каждом слове резервных битов.

Процесс имитации опознавания целей, данные о которых хранятся в блоке 1 ГСЦ, начинается с поступлением с ПУ РЛС АО (блок 2) на второй вход блока 3 СПОС управляющего сигнала "Запрос" (фиг.2, лист 1, диаграмма "д"). С этого момента начинается цикл обработки и трансляции информации о признаках ОС ЦНО, поступающей из блока 1 ГСЦ. Данный цикл состоит из двух чередующихся циклов. Первый цикл должен совпадать с временным интервалом, соответствующим обратному ходу развертки (ОХР) индикаторного устройства обзорной РЛС, а второй цикл должен совпадать с прямым ходом развертки (ПХР). Начало каждого цикла определяется моментами поступления на первый вход БСОС 4 импульсов начала обратного хода (ИНОХ) и импульсов начала прямого хода (ИНПХ).

Первый цикл имеет длительность t_ЦСЗ и состоит из интервалов селекции признаков ОС ЦНО блоком 3 СПОС, для каждой из моделируемых целей и интервалов записи, выделенной информации в блок 5 ОЗУ ОС (фиг.3). Длительность данного цикла определяется соотношением:

где t_{ЦЗ 3} - длительность третьего цикла перезаписи информации блока 1 ГСЦ;

t_ОХР - длительность ОХР обзорной РЛС.

С приходом первого ИНОХ на первый вход БСОС 4 с первого выхода этого блока снимется сигнал "ЦЗ" (третий цикл) длительностью 3цсз и поступает на третий вход блока 3 СПОС. Данный блок производит последовательное сравнение цифрового кода пеленга максимума диаграммы направленности антенны (МДНА) РЛС АО с кодами пеленгов всех целей, поступающих по информационной шине с второго выхода блока 1 ГСЦ. При выполнении условия:

где ΔП_i - модуль разности пеленгов МДНА РЛС АО и i-й цели;

θ_{Г 0,5} - ширина диаграммы направленности РЛС АО в горизонтальной плоскости на уровне половинной мощности,

блок 3 СПОС решает задачу логической обработки данных о режиме работы РЛС АО, установленном на ПУ РЛС АО 1, с данными о признаках ОС ЦНО. Признак ОС ЦНО "свой", коды признаков ОС ЦНО на запрос режимах "А"..."Е" формируются на втором выходе блока 3 СПОС, принципы логической обработки следующие:

- признак ОС ЦНО на запрос в режимах "А" и "Б" формируется безусловно при наличии признака "Свой" (фиг.5, а, б);

- признак ОС ЦНО на запрос в режиме "В" формируется только для ЦНО, имеющих признак "свой", причем индивидуальный номер i-й цели совпадает с номером, установленным оператором на ПУ РЛС АО 1 (фиг.6, в);

- признак ОС ЦНО на запрос в режиме "Г" формируется только для ЦНО, имеющей признак "Флагман", для остальных целей имеющих признак "свой", признак ответа режима "А" не формируется (фиг.6, г);

- признак ОС ЦНО, терпящей бедствие, на запрос в режимах "А", "Б" формируется для любой цели, имеющей признак "свой" и признак ответа "бедствие" (фиг.7, д, е).

Интервал записи цикла записи "ЦЗ" признака ОС i-й ЦНО начинается в момент поступления с первого выхода блока 3 СПОС на второй вход БСОС 4 признака "свой" (фиг.2, диаграммы б, е). По этому сигналу на втором его выходе устанавливается адрес записи в блок 5 ОЗУ ОС. Данный адрес представляет собой код номера дискрета дальности "m_i+Δi", соответствующий началу отметки опознавания режимов "А"..."Е". Величина дискрета дальности Δd рассчитывается из формулы:

где с - скорость распространения электромагнитных волн в воздухе;

m - число дискрегов дальности, соответствующее дальности действия обзорной РЛС.

Значение m_i+Δi рассчитывается по формуле:

где m_i - номер дискрета дальности i-й ЦНО, имеющей признак "свой";

Δm=m\к, где к - натуральное число, к≤100.

С третьего выхода БСОС 4 на третий вход блока 5 ОЗУ ОС поступают импульсы синхронизации записи. Таким образом, в течение ОХР, в блок 5 ОЗУ ОС, записывается информация о признаках ОС ЦНО, имеющих признак "свой".

В течение цикла соответствующего ПХР обзорной РЛС, УЭ РЛС АО формирует отметку опознавания (фиг.4). С этой целью с второго выхода ГСЦ 1 на первый вход БСОС 4 транслируется ИНПХ и адреса дискретов дальности, выбираемые последовательно из интервала от 1 до m. БСОС 4 транслирует эти адреса без изменения на второй вход блока 5 ОЗУ ОС, а с третьего выхода БСОС 4 на третий вход блока 5 ОЗУ ОС поступают сигналы синхронизации считывания признаков ОС ЦНО в блок 6 ДПО.

Блок 6 ДПО осуществляет декодирование информации о признаках ОС ЦНО, считанных из ячеек памяти блока 5 ОЗУ ОС, формирует на информационной шине, соединяющей его первый выход и первый вход блока 5 ОЗУ ОС, сигнал стирания считанной информации, а также запускает счетчик тактовых импульсов 4 МГц блока 7 СТИ по его второму входу.

Момент запуска блока 7 СТИ соответствует моменту появления признака ОС ЦНО "свой" на третьем выходе блока 6 ДПО. Двоичный счетчик блока 7 СТИ производит подсчет тактовых импульсов 4 МГц, тем самым формирует на своих выходах, объединенных выходной шиной, адрес, по которому из блока 8 ФМО необходимо считывать информацию о законе формирования огибающей видеосигнала отметки опознавания, код которой зависит от признака ОС i-й ЦНО, последний выставляется блоком 6 ДПО на втором выходе и поступает на первый вход блока 8 ФМО.

Блок 8 ФМО представляет собой ППЗУ, на первый выход которого нагружен триггер формирователь метки опознавания, а на второй выход нагружен триггер сброса счетчика блока 7 СТИ. Прямые выходы триггеров являются соответственно первым и вторым выходами блока 8 ФМО. С первого выхода блока 8 ФМО на второй вход блока 9 сумматора поступают видеоимпульсы отметок опознавания, а с второго выхода блока 8 ФМО, в момент окончания формирования отметки, снимается импульс, разрешающий блоку 6 ДПО прием очередного признака ОС ЦНО из блока 5 ОЗУ ОС и формирование импульса сброса счетчика блока 7 СТИ.

С выхода блока 9 сумматора снимается смесь видеосигналов целей, отметок опознавания и шумов имитируемых УЭ РЛС АО. Данный выход является выходом заявляемого устройства.

Список использованных источников

1. Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки. - М.: Радио и связь, 1986. с.133-136.

2. Тверской Г.Н., Терентьев Г.К., Харченко И.П. Имитаторы эхосигналов судовых радиолокационных станций. - Л.: Судостроение, 1973, с.142-205.

3. Першиков В.И., Савинков В.М. Толковый словарь по информатике. - М.: Финансы и статистика, 1991.

4. Толковый словарь по вычислительным системам/Под ред. В.Иллингуорта и др. Пер. с англ. А.К.Белоцкого и др. Под ред. Е.К.Масловского. - М.: Машиностроение, 1990 г.

5. Патент №5870055 США, кл. G 01 S 7/40, 1999, Tracking radar signal generator.

6. Патент РФ №94009033, МПК 6 G 01 S 7/40, 20.12.1995 года.

7. Свидетельство РФ на полезную модель №11348, МПК 6 G 01 S 7/40, 1999 года (прототип).

8. Патент РФ №2193215, МПК 6 G 01 S 7/40, 20.11.2002 года.

Использование: для проверки устройств вторичной обработки радиолокационной информации, а также обучения и тренировки операторов обзорных радиолокационных средств, сопряженных с радиолокационными станциями с активным ответом (РЛС АО), в условиях большого количества движущихся по сложным траекториям целей. Технический результат: устройство имитирует работу системы, в состав которой входят обзорная РЛС, РЛС АО и расчет операторов, на этапах ввода исходных данных о режимах работы РЛС, обнаружения и классификации объектов, с целью выявления общих и индивидуальных признаков принадлежности к действующей системе опознавания, путем формирования синхросигналов и видеосигналов, по своим параметрам идентичных сигналам, на входе оконечных устройств вторичной обработки обзорной РЛС, сопряженной с РЛС АО. Сущность изобретения: устройство содержащее генератор сигналов целей ГСЦ, в том числе целей-носителей ответчиков (ЦНО), введены пульт управления радиолокационной станцией с активным ответом (ПУ РЛС АО), блок селектора признаков ответных сигналов (блок СПОС) ЦНО, блок синхронизации ответных сигналов (БСОС), блок оперативного запоминающего устройства ответных сигналов (блок ОЗУ ОС), блок декодера признаков ответных сигналов (блок ДПОС), блок счетчика тактовых импульсов (блок СТИ), блок формирователя меток опознавания (блок ФМО) и блок сумматора с их связями, что обеспечивает эмуляцию работы РЛС АО, сопряженной с обзорной РЛС, при изменении их режима работы РЛС АО в процессе добывания радиолокационной информации об общих и индивидуальных признаках ЦНО, находящейся в зоне действия данных радиолокационных средств, с целью проверки их оконечных устройств вторичной обработки радиолокационной информации, обучения и тренировки операторов обзорной РЛС. 7 ил.

Устройство эмуляции радиолокационной станции с активным ответом, сопряженной с обзорной радиолокационной станцией, содержащее генератор сигналов целей (ГСЦ), отличающееся тем, что в него введены пульт управления радиолокационной станцией с активным ответом (ПУ РЛС АО), блок селектора признаков ответных сигналов (блок СПОС) целей-носителей ответчиков (ЦНО), блок синхронизации ответных сигналов (БСОС), блок оперативного запоминающего устройства ответных сигналов (блок ОЗУ ОС), блок декодера признаков ответных сигналов (блок ДПОС), блок счетчика тактовых импульсов (блок СТИ), блок формирователя меток опознавания (блок ФМО) и блок сумматора, причем второй выход ГСЦ соединен информационной шиной с первым входом БСОС, первый выход ГСЦ соединен с первым входом блока сумматора, а третий выход ГСЦ соединен информационной шиной с первым входом блока СПОС, второй и третий входы которого соединены соответственно информационными шинами с выходом ПУ РЛС АО и первым выходом БСОС, первый выход блока СПОС соединен шиной данных с вторым входом БСОС, второй выход блока СПОС соединен информационной шиной с первым входом блока ОЗУ ОС, второй и третий входы которого соединены соответственно адресной шиной и шиной синхронизации с вторым и третьим выходами БСОС, четвертый выход БСОС соединен шиной синхронизации с блоком СТИ, выход блока ОЗУ ОС соединен информационной шиной с первым входом блока ДПОС, первый выход которого подключен параллельно к информационной шине первого входа блока ОЗУ ОС, а второй выход блока ДПОС соединен адресной шиной с первым входом блока ФМО, второй выход которого соединен с вторым входом блока ДПОС, третий выход блока ДПОС соединен с вторым входом блока СТИ, выход которого соединен адресной шиной с вторым входом блока ФМО, первый выход блока ФМО соединен с вторым входом блока сумматора, выход которого является выходом устройства.