ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ОБСТАНОВКИ, ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ Российский патент 2015 года по МПК G01S13/89 

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться для определения состояния морской поверхности, а также для решения задач экологического контроля и раннего предупреждения о развитии чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти.

Из уровня техники известна сеть для мониторинга акватории, выполненная с возможностью обмена информацией с внешним ее приемником, образованная заякоренными гидроакустическими буями, обладающими положительной плавучестью, снабженными системой контроля и управления, средствами фиксации контролируемых параметров водной среды и гидроакустическими модемами (Л. 1 - RU 2485544).

Известен способ дальнего определения нефтяного загрязнения морской поверхности с помощью сверхвысокочастотного (СВЧ) радиолокатора берегового и морского базирования, в котором загрязнения морской поверхности (нефтяные пятна) обнаруживаются за счет отражения зондирующего сигнала, формируемого в пределах первых зон Френеля (Л. 2 - RU 2479852).

Известен способ распознавания надводных кораблей, основанный на сопоставлении информативных признаков наблюдаемых кораблей, полученных по их радиолокационным изображениям с эталонными признаками, соответствующими определенным классам надводных кораблей, при этом формирование эталонных признаков, соответствующих определенным классам надводных кораблей, производится по изображениям, сформированным на основе ограниченного набора реальных радиолокационных изображений кораблей известных классов с преобразованием их в комплексную точечную трехмерную модель с ее коррекцией по фотоснимкам или чертежам корабля и математическим моделированием, позволяющим описать радиолокационные изображения известных классов кораблей с учетом параметров радиолокатора (Л. 3 - RU 2012125680 A1).

Однако все известные средства мониторинга не обеспечивают экологический контроль и раннее предупреждение о развитии чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти.

Техническим результатом является обеспечение экологического контроля и раннего предупреждения о развитии чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти.

Для этого информационно-аналитическая система мониторинга обстановки, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций содержит антенный пост, расположенный на берегу в зоне, обеспечивающей экологическую безопасность для окружающей среды и людей, и соединенный по цифровым коммуникационным каналам с программно-аналитическим центром (ПАЦ), выполняющим цифровую обработку, при этом антенный пост выполнен в виде навигационной радиолокационной станции (НРЛС) с возможностью работы в двух режимах: в режиме импульсной модуляции с помощью магнетронного или твердотельного передатчика, в зависимости от дальности наблюдаемой зоны, и режиме фазоманипулированной модуляции с помощью твердотельного передатчика, НРЛС выполнена с возможностью осуществления непрерывного кругового или секторного обзора надводной обстановки, автоматического захвата и сопровождения обнаруженных целей, выходы «первичной локационной информации» и входы «управления» НРЛС являются портами цифровых коммуникационных каналов, программно-аналитический центр соединен с диспетчерским пунктом и потребителями локационной информации.

При этом НРЛС включает в себя рупорно-щелевую антенно-волноводную систему (ABC), связанную с приводом вращения, модулем формирования зондирующего сигнала (МФЗС) и приемником отраженных сигналов, соединенным с блоком обработки сопряжения и управления, (БОСУ), а также устройство распределения силового питания (УРСП).

Рупорно-щелевая ABC выполнена с возможностью передачи зондирующих и приема отраженных сигналов посредством сформированной ABC суммарно-разностной диаграммы направленности.

Магнетронный или твердотельный, в зависимости от дальности наблюдаемой зоны, передатчик НРЛС формирует последовательность некогерентных СВЧ-импульсов. Твердотельный передатчик НРЛС формирует СВЧ когерентные последовательности сложных фазоманипулированных сигналов для обеспечения скрытности собственного излучения.

Блок обработки первичной информации НРЛС выполнен в виде двух приемников прямого усиления для исключения внеполосного приема и приема на зеркальной частоте, подключенных к фазовому детектору суммарного и разностного (квадратурных) каналов, выходы которых соединены блоком корреляционной обработки и когерентного попериодного накопления, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) для получения цифровых радиолокационных данных.

Блок обработки сопряжения и управления выполнен с возможностью синхронизации и управления работой всех устройств системы.

Устройство распределения силового питания выполнено с возможностью распределения и выдачи напряжений во все устройства системы и с возможностью трансляции команд управления, получаемых по цифровым коммуникационным каналам.

Цифровые радиолокационные данные передаются в соответствии с протоколом обмена данными между НРЛС и ПАЦ.

Программно-аналитический центр выполнен с возможностью получения цифровых радиолокационных данных, их вторичной обработки в модуле вторичной обработки и управления (МВОУ) и построения радиолокационных изображений объектов, наблюдаемых на расстоянии.

Программно-аналитический центр (ПАЦ) включает в себя: имитатор, формирующий информационные потоки, по структуре, совпадающие с цифровыми радиолокационными данными, поступающими от антенного поста для отработки программного обеспечения ПАЦ и проведения предварительных испытаний; и средства хранения тестовых массивов первичной радиолокационной информации.

Данные вторичной обработки цифровых радиолокационных данных включают координаты и параметры движения целей, координаты полигона береговой черты, ледовых и нефтяных полей, параметры движения ледовых и нефтяных полей.

Вторичная обработка цифровых радиолокационных данных представляет собой согласованную обработку сигнала корреляционно-фильтровым методом.

Имитатор ПАЦ установлен на отдельной ЭВМ (процессоре).

Имитатор ПАЦ выполнен с возможностью отображения прохождения команд управления, поступающих от МВОУ, и формирования ответных пакетов подтверждения выполнения команд.

На Фиг. 1 представлен общий вид антенного поста.

На Фиг. 2 представлена структурная схема информационно-аналитической системы мониторинга обстановки.

Информационно-аналитическая система мониторинга обстановки содержит антенный пост 1, рупорно-щелевую антенно-волноводную систему 2, устройство распределения силового питания (УРСП) 3, вращающийся переход 4 приемник 5, циркулятор 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, БОСУ 8, модуль формирования зондирующего сигнала (МФЗС) 9, привод вращения 10. Антенный пост через порт 11 соединен с модулем вторичной обработки и управления МВОУ 12, программно-аналитическим центром 13. В свою очередь, программно-аналитический центр 13 через порты соответственно 14 и 15 соединен с диспетчерским центром 16 и потребителями РЛС информации 17.

Антенный пост 1, расположенный на берегу в зоне, обеспечивающей экологическую безопасность для окружающей среды и людей, соединен по цифровым коммуникационным каналам 11 с программно-аналитическим центром 13, при этом антенный пост выполнен в виде навигационной радиолокационной станции (НРЛС), работающей в режиме импульсной модуляции с помощью магнетронного или твердотельного передатчика, в зависимости от дальности наблюдаемой зоны. В режиме фазоманипулированной модуляции, с помощью твердотельного передатчика в составе МФЗС, НРЛС выполнена с возможностью осуществления непрерывного или секторного кругового обзора надводной обстановки, автоматического захвата и сопровождения обнаруженных целей. Выходы «первичной локационной информации» и входы «управления» приемников 5, НРЛС являются портами цифровых коммуникационных каналов 14, 15. Программно-аналитический центр 13 соединен с диспетчерским пунктом 16 и потребителями 17 локационной информации.

В информационной системе АЛ представляет собой навигационную радиолокационную станцию (НРЛС), предназначенную для автоматического сбора и передачи радиолокационной информации о надводной обстановке наблюдаемой акватории и состоянии аппаратуры РЛС для дальнейшей обработки в составе программно-аналитического центра и приема команд управления аппаратурой АП от ПАЦ.

Антенный пост 1 предназначен для излучения передатчиками 6, 7 СВЧ-колебаний и приема отраженных от объектов сигналов приемниками 5 в диаграмме направленности, формируемой рупорно-щелевой антенно-волноводной системой 2 (ABC), осуществляющей непрерывное круговое или секторное вращение посредством привода вращения 10. МФЗС 9 и приемники 5 соответственно передают и принимают отраженные сложные фазоманипулированные сигналы.

Рупорно-щелевая ABC 2 формирует суммарную и разностную диаграммы направленности (ДН).

Излучение зондирующих СВЧ-колебаний осуществляется суммарной диаграммой направленности.

Прием отраженных сигналов осуществляется суммарной и разностной диаграммой направленности.

Приемо-передающее устройство сложных фазоманипулированных сигналов обеспечивает:

а) генерацию СВЧ когерентных последовательностей сложных фазоманипулированных сигналов,

б) прием отраженных сигналов, который осуществляется двумя приемниками прямого усиления, что исключает внеполосный прием и прием на зеркальной частоте.

БОСУ предназначен для синхронизации и управления работой всех устройств изделия, а также для предварительной обработки принятой радиолокационной информации.

Система работает следующим образом.

Круговой радиолокационный обзор осуществляется с помощью рупорно-щелевой антенно-волноводной системы. Излучение зондирующих СВЧ-сигналов осуществляется суммарной диаграммой направленности импульсным передающим устройством. Прием отраженных от надводных объектов сигналов осуществляется суммарной и разностной ДН рупорно-щелевой антенно-волноводной системой.

Принятые радиолокационные сигналы усиливаются на высокой (несущей) частоте приемными устройствами прямого усиления суммарного и разностного каналов и с помощью фазовых детекторов преобразуются в синусную и косинусную составляющие отраженных сигналов.

С выходов фазовых детекторов приемников 5 суммарного и разностного каналов квадратурные составляющие отраженных сигналов поступают на БОСУ 8, где они оцифровываются с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 7, проходят корреляционную обработку (сжатие) и когерентное попериодное накопление. Обработанные радиолокационные сигналы по каналу связи 11 Fast Ethernet 100Base-TX поступают в ПАЦ 13. Передача данных осуществляется в соответствии с протоколом обмена данными между АП 1 НРЛС 5 и ПАЦ 13.

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться для определения состояния морской поверхности, а также для решения задач экологического контроля и раннего предупреждения о развитии чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти. Достигаемый технический результат - обеспечение экологического контроля и раннего предупреждения о развитии чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти. Указанный результат достигается за счет того, что информационно-аналитическая система содержит антенный пост, расположенный на берегу и соединенный по цифровым коммуникационным каналам с программно-аналитическим центром (ПАЦ), выполняющим цифровую обработку, при этом антенный пост выполнен в виде навигационной радиолокационной станции (НРЛС) с возможностью работы в двух режимах: в режиме импульсной модуляции с помощью магнетронного или твердотельного передатчика, в зависимости от дальности наблюдаемой зоны, и режиме фазоманипулированной модуляции с помощью твердотельного передатчика, при этом НРЛС выполнена с возможностью осуществления непрерывного кругового или секторного обзора надводной обстановки, автоматического захвата и сопровождения обнаруженных целей, выходы «первичной локационной информации» и входы «управления» НРЛС являются портами цифровых коммуникационных каналов, программно-аналитический центр соединен с диспетчерским пунктом и потребителями локационной информации. 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Информационно-аналитическая система мониторинга обстановки, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, содержащая антенный пост, расположенный на берегу в зоне, обеспечивающей экологическую безопасность для окружающей среды и людей, и соединенный по цифровым коммуникационным каналам с программно-аналитическим центром (ПАЦ), выполняющим цифровую обработку, при этом антенный пост выполнен в виде навигационной радиолокационной станции (НРЛС) с возможностью работы в двух режимах: в режиме импульсной модуляции с помощью магнетронного или твердотельного передатчика, в зависимости от дальности наблюдаемой зоны, и в режиме фазоманипулированной модуляции с помощью твердотельного передатчика, НРЛС выполнена с возможностью осуществления непрерывного кругового или секторного обзора надводной обстановки, автоматического захвата и сопровождения обнаруженных целей, выходы «первичной локационной информации» и входы «управления» НРЛС являются портами цифровых коммуникационных каналов, при этом программно-аналитический центр соединен с диспетчерским пунктом и потребителями локационной информации.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что НРЛС включает в себя рупорно-щелевую антенно-волноводную систему (ABC), связанную с приводом вращения, модулем формирования зондирующего сигнала (МФЗС) и приемником отраженных сигналов, соединенным с блоком обработки, сопряжения и управления (БОСУ), а также устройство распределения силового питания (УРСП).

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что рупорно-щелевая ABC выполнена с возможностью передачи зондирующих и приема отраженных сигналов посредством сформированной ABC суммарно-разностной диаграммы направленности.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что магнетронный или твердотельный, в зависимости от дальности наблюдаемой зоны, передатчик НРЛС выполнен с возможностью формирования последовательности некогерентных СВЧ-импульсов.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что твердотельный передатчик НРЛС выполнен с возможностью формирования СВЧ когерентной последовательности сложных фазоманипулированных сигналов для обеспечения скрытности собственного излучения.

6. Система по п. 2, отличающаяся тем, что блок обработки, сопряжения и управления НРЛС выполнен в виде двух приемников прямого усиления для исключения внеполосного приема и приема на зеркальной частоте, подключенных к фазовому детектору суммарного и разностного квадратурных каналов, выходы которых соединены с блоком корреляционной обработки и когерентного попериодного накопления, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) для получения цифровых радиолокационных данных.

7. Система по п. 2, отличающаяся тем, что блок обработки, сопряжения и управления (БОСУ) выполнен с возможностью синхронизации и управления работой всех устройств системы.

8. Система по п. 2, отличающаяся тем, что устройство распределения силового питания выполнено с возможностью распределения и выдачи напряжений во все устройства системы и с возможностью трансляции команд управления, получаемых по цифровым коммуникационным каналам.

9. Система по п. 6, отличающаяся тем, что цифровые радиолокационные данные передаются в соответствии с протоколом обмена данными между НРЛС и ПАЦ.

10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что программно-аналитический центр выполнен с возможностью получения цифровых радиолокационных данных, их вторичной обработки в модуле вторичной обработки и управления (МВОУ) и построения радиолокационных изображений объектов, наблюдаемых на расстоянии.

11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что программно-аналитический центр (ПАЦ) включает в себя имитатор, формирующий информационные потоки, по структуре совпадающие с цифровыми радиолокационными данными, поступающими от антенного поста для отработки программного обеспечения ПАЦ и проведения предварительных испытаний, и средства хранения тестовых массивов первичной радиолокационной информации.

12. Система по п. 10, отличающаяся тем, что данные вторичной обработки цифровых радиолокационных данных включают координаты и параметры движения целей, координаты полигона береговой черты, ледовых и нефтяных полей, параметры движения ледовых и нефтяных полей.

13. Система по п. 10, отличающаяся тем, что вторичная обработка цифровых радиолокационных данных представляет собой согласованную обработку сигнала корреляционно-фильтровым методом.

14. Система по п. 11, отличающаяся тем, что имитатор ПАЦ установлен на отдельной ЭВМ.

15. Система по п. 11, отличающаяся тем, что имитатор ПАЦ выполнен с возможностью отображения прохождения команд управления, поступающих от МВОУ, и формирования ответных пакетов подтверждения выполнения команд.