Система обработки радиолокационной информации Российский патент 2024 года по МПК G01S7/295 G01S13/02 G06F13/00 G06F15/16 G06F15/80 

Заявленное изобретение относится к радиолокации и предназначено для обработки и объединения радиолокационной информации (РЛИ), поступающей от радиолокационной станции (РЛС) обнаружения, передачи данных по сопровождаемым целям потребителям информации и выдачи целеуказания огневым средствам.

Устанавливается на кораблях любого (малого, среднего и большого) водоизмещения и на радиотехнических постах берегового наблюдения.

Известным аналогом заявленной системы является патент на изобретение RU 2648257, «система обработки радиолокационной информации», которая содержит устройство формирования зондирующих сигналов, передающую антенну, приемную антенну, устройство усиления и преобразования принимаемых сигналов, устройство первичной обработки сигналов, устройство вторичной обработки информации, устройство отображения и связи с потребителем, устройство для расчета траекторных параметров групповых баллистических объектов, при этом перечисленные средства определенным образом выполнены и соединены между собой.

Недостаток аналога заключается в том, что отсутствует возможность обрабатывать цифровую радиолокационную информацию, т.к. не предусмотрены соответствующие интерфейсы.

Заявленная система имеет возможность обрабатывать как аналоговую, так и цифровую радиолокационную информацию.

Второй недостаток аналога заключается в том, что отсутствуют прибор целераспределения-целеуказания и блоки коммутации с абонентами. Заявленная система сопрягается с другими изделиями для обмена информацией, получения целепоказа, единого времени, навигационных данных и т.д., выдачей целеуказания на орудия, передачи вторичной РЛИ абонентами и т.д.

Другим наиболее близким аналогом, взятым за прототип является патент на полезную модель RU 36150, «система съема и обработки радиолокационной информации», содержащая ЭВМ с пультом управления и устройством отображения радиолокационной информации, соединенную через аппаратуру сопряжения с разъемами подключения аналоговых РЛС и через первую аппаратуру передачи данных с каналами подключения внешних потребителей радиолокационной информации, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вторую аппаратуру передачи данных, соединенную по входу с разъемами подключения цифровых РЛС, а по выходу - с ЭВМ.

Недостаток прототипа состоит в том, что он построен таким образом, что первичная обработка информации (ПОИ), вторичная обработка информации (ВОИ) и третичная обработка информации (ТОИ) происходит конструктивно в большом количестве модулей, объединенных в два вычислительных блоках. Заявленная система производит всю обработку в персональной электронной вычислительной машине (ПЭВМ), которая является одним вычислительным блоком. Из-за того, что в заявленной системе приборы обработки информации резервируют друг друга, то даже при выходе из строя трех из четырех приборов, прием и обработка информации не прекратятся. Еще одним недостатком прототипа является -отсутствие прибора целераспределения-целеуказания (ЦР ЦУ).

Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков аналога и прототипа. Технический результат заключается в возможности системы не только принять аналоговую или цифровую радиолокационную информацию, но и обработать ее и выдать сопрягаемым абонентам в цифровом виде или в аналоговом за счет блоков сопряжения.

Технический результата достигается за счет того, что система обработки радиолокационной информации, характеризуется тем, что она является модульной, состоит из пультовых приборов, выполненных в виде автоматизированных рабочих мест, ядром которых являются персональные электронные вычислительные машины, автоматизированные рабочие места двух типов - оператора-радиометриста - прибор обработки информации, командира - прибор целераспределения-целеуказания, прибор питания и блоки сопряжения с абонентами,

основой прибора обработки информации и прибора целераспределения-целеуказания является персональная электронная вычислительная машина,

конструктивно персональная электронная вычислительная машина состоит из модуля системного и источника бесперебойного питания,

персональная электронная вычислительная машина функционирует под управлением Российской операционной системой Astra Linux SE,

на персональную электронную вычислительную машину установлено программно-математическое обеспечение,

приборы защищены аппаратно-программным модулем доверительной загрузки,

видеомонитор цветной обеспечивает вывод информации для оператора, а для ввода информации оператором использована функциональная клавиатура и манипулятор шаровой оптический,

прибор питания конструктивно размещен в отдельном металлическом шкафу,

локальная вычислительная сеть «Ethernet 1000» через Ethernet-коммутатор выполнена с возможностью обмена информацией между приборами обработки информации и приборами целелеуказания-целераспределения, связь с радиолокационной станцией, от которой поступает информация и связь с сопрягаемыми абонентами,

через коммутаторы осуществляется синхронизация информации циркулирующей в системе,

модуль мультиплексного канала (МКИО) и Ethernet сопряжение обеспечивают сопряжение с внешними системами,

аппаратно-программный модуль доверенной загрузки обеспечивает пресечение несанкционированного доступа к персональной электронной вычислительной машине и контроль над загрузкой операционной системы персональной электронной вычислительной машины.

При этом приборов обработки информации может быть 2-6 штук, приборов целераспределения-целеуказания 1-3 штуки, приборов питания 1-2 штуки, Ethernet-коммутаторы 1-3 штуки, в зависимости от размеров корабля.

Заявленное изобретение поясняется блок-схемой на фиг. 1, где

1 - прибор обработки информации; 2 - прибор целераспределения-целеуказания; 3 - приборов питания; 4 - Ethernet-коммутатор.

Система обработки радиолокационной информации построена по модульному принципу, состоит из унифицированных пультовых приборов, выполненных в виде автоматизированных рабочих мест (АРМ), ядром которых являются специализированные персональные электронные вычислительные машины (ПЭВМ). В системе используются АРМ двух типов - АРМ оператора-радиометриста - прибор обработки информации, от 2-ух штук; АРМ командира - прибор целераспределения-целеуказания (ЦР ЦУ), от 1-ой штуки. Так же в состав системы входит прибор питания и блоки сопряжения с абонентами.

Система обеспечивает решение следующих основных задач: автоматическое обнаружение, сопровождение и измерение координат целей, с возможностью для оператора ручного ввода, сброса и корректировки координат сопровождаемых целей; первичной (ПОИ), вторичной (ВОИ) и третичной (ТОИ) обработки радиолокационной информации (РЛИ), поступающей от радиолокационной станции (РЛС), при этом обеспечивается автоматическое обнаружение целей в зонах автозахвата и автоматическое сопровождение целей в стробах сопровождения; отображение совмещенной первичной и трассовой РЛИ на экранах АРМ для обеспечения возможности установки зон автозахвата, ручного ввода целей на сопровождение, ручной корректировки координат трасс и сброса целей с сопровождения; отображения единой целевой обстановки системы (ЕЦО) на экранах АРМ для обеспечения возможности ручной перенумерации целей, управления отождествлением целей и их сброса с сопровождения; отображение на экранах АРМ целепоказа принятого от сопрягаемых систем; автоматизированного опознавания сопровождаемой цели; выдачи информации о воздушной и надводной обстановке потребителям; отображения ЕЦО, состояния стрельбовых систем и их зон поражения на экране АРМ командира, при этом автоматически вырабатывается план ЦУ и обеспечивается выдача ЦУ с возможность ручной корректировки плана ЦР, ручной выдачи и отмены ЦУ по любой цели; организация тренажа личного состава по имитированной радиолокационной обстановке в автономном режиме; документирования радиолокационной информации и ее воспроизведения.

Прибор обработки информации - устройство отображения и обработки информации - решает задачи первичной обработки РЛИ -обнаружение и определения местоположения координатных точек (КТ) по оцифрованным эхо-импульсам, поступающим от «своей» РЛС (возможно сопряжения с более чем одной РЛС обнаружения); вторичной обработки РЛИ - захвата и сопровождения трасс, обнаруженных воздушных объектах (ВО) и наземных объектах (НО) по данным «своей» РЛС, с возможностью ввода корректур от оператора; отображения совмещенной первичной и трассовой РЛИ (эхо-импульсов и обнаруженных ВО и НО поступающих от «своей» РЛС), отображения ЕЦО; возможность обеспечивать классификацию и опознавание государственной принадлежностей ВО и НО; организация взаимодействия с внешними системами по резервированному МКИО (ГОСТ Р 52070); организация взаимодействия обмена данными по локальной вычислительной сети (ЛВС) тип «Ethernet 1000»; документирования обрабатываемой и выдаваемой информации; тренажа личного состава в автономном режиме; контроля и диагностики прибора, включая тестирование в режимах парных стыковок с источниками и потребителями РЛИ.

Прибор ЦР ЦУ решает задачи отображения ЕЦО на экране видеомонитора цветного (ВМЦ), при этом автоматически вырабатывается план целераспределения (ПЦР) (ЦР) и обеспечивается выдача целеуказания (ЦУ); отображения на экране видеомонитора зон действия стрельбовых систем, а так же информации о состоянии и приеме ЦУ стрельбовыми системами; автоматического и полуавтоматического решения задач ЦР, с возможностью корректировки ПЦР оператором прибора; оперативной выдачи и отмены ЦУ оператором прибора; организации взаимодействия с внешними системами через приборы обработки информации по резервированными МКИО и ЛВС «Ethernet 1000»; документирование информации ЦУ; контроля и диагностика прибора.

Прибор питания предназначен для преобразования напряжения корабельной бортовой сети в напряжения питания приборов системы, так же для коммутации и защиты силовых цепей этих приборов от перегрузок и коротких замыканий. Автоматически следит за наличием напряжений, поступающих от корабельного распределительного щита и распределяет по приборам напряжений питания, работает со входным напряжением «3~50 Гц 380 В» и выдает «3~50 Гц 220 В» и «27 В».

Приборы сопряжения абонентов обеспечивают электрическое сопряжение и информационный обмен внутри системы и с внешними абонентами.

Система принимает и собирает РЛИ со всех сопрягаемых РЛС, и обрабатывает полученную информацию. Корабельные РЛС непрерывно вращаются, осматривая все воздушное пространство, в связи с этим каждая РЛС обнаружения целей наблюдает какую-то конкретную цель не непрерывно, а с периодом вращения антенны, а для полноценной работы многих систем, в том числе стрельбовых, необходимо знать положение всех целей непрерывно и даже тогда, когда обнаружившая цель РЛС в данное мгновение направлена в противоположную сторону от цели.

Система выполняет сложную обработку РЛИ, а именно: измеряет координаты всех целей, вычисляет параметры движения (курс и скорость), полученных от всех РЛС, сопровождает цели. Сложность вычислений заключается в том, что РЛС вращается с периодом 2-10 секунд и видит цели с соответствующим интервалом, но за счет вычисления движения параметров цели и экстраполяции их, система ежесекундно имеет истинные координаты цели.

Получая первичную радиолокационную информацию - эхо-импульсы от РЛС содержащие информацию о пеленге, дальности, угле места и амплитуде, система начинает ее обработку определяя «весомые» пачки импульсов, обработка которых уже дает возможность создать трассу с параметрами номера цели, координат, ее скорости, а за счет автоматического распознавания обнаруженных целей присваивается тип цели, что мы уже и видим на индикаторе круговом на ВМЦ.

В случае получения аналоговой РЛИ, вся информация поступает в прибор обработки информации, в котором идет в ПЭВМ, в радиолокационный адаптер, который предназначен для приема радиолокационной информации (РЛИ) и управляющих сигналов от РЛС, пороговой обработки РЛИ и буферизации РЛИ. Модуль выполнен в конструктиве Compact PCI 3U. Пороговая обработка видеосигнала осуществляется в следующих стадиях: 1) определение порога и его регулировка; 2) определение помех; 2) регулировка амплитуды сигнала области бланка ближней зоны (бланкирование); 3) определение дистанции до источника сигнала; 4) обработка помехи; 5) запись видеосигнала в буфер в случае превышении порога или запись нулевого значения в обратной ситуации. Для определения помех производится усреднение сигнала в течение 1 мкс обработки, если среднее значение равно максимальному, то сигнал считается пришедшим от помехи. Обработка происходит в модуле РЛА за счет специальной прошивки в ПЛИС и в функциональном программном обеспечения (ФПО) прибора обработки информации.

В случае получения цифровой РЛИ, вся информация приходит в прибор обработки информации, в котором поступает в ПЭВМ, и подвергается дальнейшей обработке в ФПО.

Преимущество системы заключается не только в возможности обрабатывать информацию, но и передавать ее сопрягаемым системам, в том числе стрельбовым. Объединение целей от РЛС в системе обработки информацией и выдачи целеуказания на соответствующих приборах исключает возможность случайной выдачи нескольким орудиям данных по одной цели. Так же система формирует план целераспределения на приборе ЦР ЦУ, который оператор может утвердить или откорректировать, где автоматически назначаются в первую очередь наиболее опасные цели тем стрельбовым системам в чью зону ответственности они входят.

Модульный принцип построения системы позволяет из готовых приборов собрать оптимальную структуру. Например, если есть необходимость в сопряжении с абонентами не только по Ethernet, но и по синусно-косинусной синхронной связи или по ОСТ5.8643-74, то добавив необходимые блоки сопряжения, обеспечение связи не будет проблемой.

Основой прибора обработки информации и прибора ЦР ЦУ является ПЭВМ специального назначения, предназначенная для выполнения вычислений и обмена информацией с сопрягаемыми изделиями. Конструктивно ПЭВМ состоит из модуля системного (МС) и источника бесперебойного питания (ИБП). ПЭВМ функционирует под управлением Российской операционной системой (ОС) Astra Linux SE. На ПЭВМ устанавливается программно-математическое обеспечение (ПМО), которое обеспечивает ее функционирование. Приборы защищены аппаратно-программным модулем доверительной загрузки (АПМДЗ). ВМЦ обеспечивает вывод информации для оператора, а для ввода информации оператором используется функциональная клавиатура и манипулятор шаровой оптический.

Прибор питания конструктивно размещен в отдельном металлическом шкафу.

ПМО предназначено выполнять следующие функции; для тестового контроля аппаратуры; ПОИ и ВОИ обработки РЛИ, поступающей от РЛС; ТОИ - обобщении трассовой информации по данным всех источников, формирование ЕЦО; отображения совмещенной первичной и трассовой РЛИ, обеспечивающее возможность установки зон автозахвата, ручного ввода целей на сопровождение, ручной корректировки координат трасс и сброса целей с сопровождения; отображение ЕЦО на экранах приборов.

ЛВС «Ethernet 1000» через Ethernet-коммутатор обеспечивает обмен информацией между приборами обработки информации и приборами целелеуказания-целераспределения, связь с РЛС от которой поступает информация и связь с сопрягаемыми абонентами. Через коммутаторы осуществляется синхронизация информации циркулирующей в системе.

Модуль МКИО обеспечивает сопряжение с внешними системами.

АПМДЗ обеспечивает пресечение несанкционированного доступа в ПЭВМ и контроль над загрузкой ОС ПЭВМ.

Видеоинформация от РЛС поступает в систему, где осуществляется первичная, вторичная и третичная обработка радиолокационной информации. Оператор системы контролирует процессы автоматического захвата и сопровождения целей, а также корректировку трасс сопровождаемых целей. В полуавтоматическом режиме оператор каждого прибора системы имеет возможность сопровождать несколько целей. На приборах ЦР ЦУ командир, получая из локальной вычислительной сети вторичную радиолокационную информацию о воздушной и надводной обстановке и информацию о состоянии оружия от подключенных к приборам ЦР ЦУ стрельбовых комплексов, контролирует процессы автоматического целераспределения и выдачи целеуказания, при необходимости корректирует план целераспределения и осуществляет ручную выдачу и отмену целеуказания стрельбовым комплексам.

Время включения системы обработки радиолокационной информации не превышает 3 минут.

Объединение всех АРМ входящих в систему, в единую ЛВС обеспечивает коллективную работу операторов-радиометристов, при этом все АРМ получают ЕЦО, информацию о том, по каким целям осуществляется выдача ЦУ, информацию о состоянии и работоспособности других АРМ и линий связи между ними.

Источником РЛИ для системы является РЛС обнаружения. Взаимодействие РЛС и системы происходит следующим образом: по запросу каждого АРМ оцифрованные эхо-импульсы поступают от РЛС на приборы обработки информации по линиям связи ЛВС «Ethernet 1000»; по полученной от РЛС информации операторами прибора обработки информации осуществляется установка зон автозахвата, ручной начальный ввод целей, контроль сопровождения целей, ручное присвоение признаков опознавания и типов целей; каждый оператор АРМ прибора обработки информации независимо от других выполняет задачу обнаружения и сопровождения целей по данным «своей» РЛС.

Между приборами обработки информации синхронизируется информация о режимах работы и состоянии всей системы и по отдельности приборов обработки информации, приборов ЦР ЦУ, ЕЦО, настройки тренажа, навигационная информация и единое время, ПЦР.

Между приборами обработки информацией автоматически выбирается один АРМ, выполняющий задачи ТОЙ (АРМ ТОЙ), в результате решения которой формируется ЕЦО. В системе может единовременно работать лишь один АРМ ТОЙ, у оператора имеется возможность вручную назначить любой из приборов обработки информации АРМ ТОЙ.

Между приборами обработки информацией автоматически выбирается один АРМ контроллером канала абонентов (АРМ КК), выполняющий задачи обмена информацией с потребителями. В системе может единовременно работать лишь один АРМ КК, у оператора имеется возможность вручную назначить любой из приборов обработки информации АРМ КК.

АРМ КК выдает в приборы ЦР ЦУ ЕЦО, информацию о состоянии приборов обработки информации и всей системы, состоянии абонентов, целепоказ.

Каждый прибор ЦР ЦУ выдает в АРМ КК и другой прибор ЦР ЦУ (при наличии) информацию о своем состоянии и режиме взаимодействия, установленном в системе обработки радиолокационной информации.

Принципиально важной особенностью СОИ является использование в ТОИ данных от всех подключенных к СОИ РЛС. Для этого каждый АРМ обработки информации при каждом обновлении трассы цели передает ее данные на АРМ ТОИ. По принятой от всех остальных приборов трассой информации АРМ ТОИ выполняет задачу отождествления и формирования ЕЦО.

В системе используется встроенная автоматическая система контроля, которая решает следующие задачи: автоматический контроль функционирования приборов и устройств системы при ее включении и в процессе работы; автоматический контроль каналов обмена информацией с сопрягаемыми внешними системами в процессе работы; полуавтоматический поиск места отказа приборов и устройств системы с точностью до сменного элемента.

Результаты автоматического контроля приборов и устройств СОИ выводятся на два индикатора состояния приборов, которые отображаются во время работы АРМ на ВМЦ. При нормальном функционировании приборов индикаторы окрашены в зеленый цвет. В случае, когда какой-либо компонент прибора неработоспособен (неисправность устройства, отсутствие связи с другими приборами или сопрягаемыми системами и т.п.), соответствующий индикатор окрашивается в красный цвет, и оператор может получить подробную информацию о причине неисправности во всплывающем окне, при нажатии на соответствующий индикатор.

Для проверки АРМ используется система тестового контроля, которая имеет три уровня. Первый уровень - средства начального тестирования ПЭВМ, используемые при включении электропитания. Второй уровень - средства тестирования стандартных модулей ПЭВМ, используемые при загрузке ОС Astra Linux. Третий уровень - средства тестирования специализированных модулей ПЭВМ (МКИО, Ethernet), включая состояние каналов обмена приборов, и контроля работы ПМО. Тестовый контроль третьего уровня выполняется при загрузке ПМО и в процессе работы.

Есть несколько режимов работы системы, которые обусловлены режимами работы приборов. Боевой (рабочий) режим устанавливается автоматически при загрузке ПМО. В этом режиме приборы осуществляют обработку и индикацию информации от внешних источников. Режим тренажа, в котором приборы обрабатывают и отображают информацию, поступающую от внутреннего программного имитатора РЛИ. Режим воспроизведения, в котором приборы обрабатывают и отображают информацию, зарегистрированную ранее.

С целью ограничения доступа к ПМО в СОИ реализовано несколько пользователей, которые имеют разные права и ограничены паролями.

Изобретение относится к радиолокации и предназначено для обработки и объединения радиолокационной информации (РЛИ), поступающей от радиолокационной станции (РЛС) обнаружения, передачи данных по сопровождаемым целям потребителям информации и выдачи целеуказания огневым средствам. Технический результат заключается в создании системы, обеспечивающей возможность приема аналоговой или цифровой радиолокационной информации, ее обработки и выдачи сопрягаемым абонентам в цифровом виде или в аналоговом за счет блоков сопряжения. Заявленная система обработки радиолокационной информации выполнена модульной и состоит из пультовых приборов, выполненных в виде автоматизированных рабочих мест, ядром которых являются персональные электронные вычислительные машины двух типов: автоматизированного рабочего места оператора-радиометриста – прибора обработки информации, и автоматизированного рабочего места командира – прибора целераспределения-целеуказания, прибора питания и блоков сопряжения с абонентами. Персональная электронная вычислительная машина функционирует под управлением операционной системой Astra Linux SE. Приборы защищены аппаратно-программным модулем доверительной загрузки. Система включает видеомонитор цветной, функциональную клавиатуру и манипулятор шаровой оптический. Прибор питания конструктивно размещен в отдельном металлическом шкафу. Локальная вычислительная сеть «Ethernet 1000» выполнена с возможностью обмена информацией через Ethernet-коммутатор между приборами обработки информации и приборами целелеуказания-целераспределения, связи с радиолокационной станцией и с сопрягаемыми абонентами. Через коммутаторы осуществляется синхронизация информации, циркулирующей в системе. Модуль мультиплексного канала и Ethernet-сопряжение обеспечивают сопряжение с внешними системами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система обработки радиолокационной информации,

характеризующаяся тем, что она является модульной, состоит из пультовых приборов, выполненных в виде автоматизированных рабочих мест, ядром которых являются персональные электронные вычислительные машины, автоматизированные рабочие места двух типов: оператора-радиометриста – прибор обработки информации, командира – прибор целераспределения-целеуказания, прибора питания и блоков сопряжения с абонентами,

основой прибора обработки информации и прибора целераспределения-целеуказания является персональная электронная вычислительная машина,

конструктивно персональная электронная вычислительная машина состоит из модуля системного и источника бесперебойного питания,

персональная электронная вычислительная машина функционирует под управлением Российской операционной системы Astra Linux SE,

на персональную электронную вычислительную машину установлено программно-математическое обеспечение,

приборы защищены аппаратно-программным модулем доверительной загрузки,

видеомонитор цветной обеспечивает вывод информации для оператора, а для ввода информации оператором использована функциональная клавиатура и манипулятор шаровой оптический,

прибор питания конструктивно размещен в отдельном металлическом шкафу,

локальная вычислительная сеть «Ethernet 1000» через Ethernet-коммутатор выполнена с возможностью обмена информацией между приборами обработки информации и приборами целелеуказания-целераспределения, связи с радиолокационной станцией, от которой поступает информация, и связи с сопрягаемыми абонентами,

через коммутаторы осуществляется синхронизация информации, циркулирующей в системе,

модуль мультиплексного канала обеспечивает сопряжение с внешними системами,

аппаратно-программный модуль доверенной загрузки обеспечивает пресечение несанкционированного доступа к персональной электронной вычислительной машине и контроль над загрузкой операционной системы персональной электронной вычислительной машины.

2. Система обработки радиолокационной информации по п. 1, отличающаяся тем, что приборов обработки информации 2-6 штук, приборов целераспределения-целеуказания 1-3 штуки, приборов питания 1-2 штуки, Ethernet-коммутаторов 1-3 штуки.