УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ Советский патент 2014 года по МПК G01S7/292 

Предлагаемое изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при разработке систем первичной обработки информации, поступающей от двух приемных устройств, в частности с выходов сложного приемного устройства пассивной радиолокационной станции (ПРЛС), состоящего из совместно работающих широкополосного многоканального беспоискового приемного устройства (БПУ) и узкополосного поискового приемного устройства (ППУ).

Известно устройство для селекции кодов (СССР, авторское свидетельство №362292, 1973 г.), содержащее блоки программ, первые входы которых соединены с выходами узлов ввода кодов, а вторые выходы соединены с шиной ввода программ, выход каждого блока программ, через блок фазирования соединен с соответствующим входом блока анализа приоритета, каждый выход которого соединен со входом узла считывания кодов; на входы устройства поступают коды чисел из несинхронизированных между собой линий связи. Эти коды проходят через блоки программ и блоки анализа приоритета, в результате чего происходит выборочное уплотнение взаимно несинхронизированных потоков информации.

Известно устройство для селекции периферийных оконечных устройств при передаче данных (патент Великобритании №1290998, 1972 г., MКИ G06F 1/00), содержащее центральный процессор, устройство управления, несколько периферийных оконечных устройств и блок селекции периферийных устройств. Устройство управления вырабатывает сигнал, соответствующий одному из периферийных устройств. После приема этого сигнала блок селекции возбуждает соответствующее периферийное устройство и начинается обмен между этим устройством и ЦВМ.

Известна также система для сортировки информации, которая представлена в виде многоразрядных двоичных записей (патент Франции №2052292, 1971 г., МКИ G06F 15/00), содержащая устройства ввода, на которые многоразрядные двоичные записи подаются последовательно, устройство регистрации упорядоченной последовательности записей в соответствии с ключом сортировки.

Известно устройство для автоматического выделения из последовательности сигналов, принимаемых широкополосным многоканальным беспоисковым приемником "n" сигналов с параметрами, задаваемыми узкополосным поисковым приемником. Это устройство состоит из блоков выделения кодов, ключей, узла считывания кодов, анализатора параметра принимаемых импульсов, анализатора занятости блоков выделения кодов и двух узлов ввода кода.

Известно устройство предварительной селекции кодовой информации двухканального приемного устройства пассивной РЛС, состоящее из блока управления, двух коммутаторов, двух дешифраторов, блока выдачи кодов, блока установления количества открытых каналов БПУ, узла установки, сдвигающего регистра, группы счетчиков, триггеров, блока элементов "И", "ИЛИ", блока синхронизации, блока формирования последовательностей и запоминающего устройства.

Перечисленные аналоги обладают недостаточной помехоустойчивостью при работе с насыщенным потоком обрабатываемой информации.

Наиболее близким по технической сути из всех известных устройств к предполагаемому изобретению является устройство предварительной селекции кодовой информации, состоящее из БПУ и ППУ (с общим входом от антенны), выходы которых подключены к соответствующим входам формирователя кодов, к выходу которого подключены последовательно соединенные дешифратор, формирователь последовательностей, блок памяти, блок сравнения по параметрам, формирователь временных стробов, блок элементов "И"; выход которого соединен с вторым входом БПУ, а также из блока открывания БПУ и блока установки открытых каналов БПУ, выход последнего соединен с вторым входом блока элементов "И", а вход - с вторым выходом блока сравнения по параметрам, третий выход которого соединен с вторым входом блока открывания БПУ, а четвертый выход - с вторым входом блока памяти, второй выход последнего соединен с вторым входом дешифратора, второй выход которого - с вторым входом блока сравнения по параметрам, а третий выход - с вторым входом блока открывания БПУ, выход последнего соединен с третьим входом БПУ. Выходом устройства является третий выход блока памяти.

Устройство-прототип работает следующим образом.

ППУ производит непрерывный поиск по диапазону частот. При обнаружении сигнала он поступает в формирователь кодов, где производится кодирование основных параметров обнаруженных сигналов. При отсутствии информации об обнаруженных целях в блоке памяти код параметров сигнала через дешифратор поступает параллельно на формирователь последовательностей и на блок открывания БПУ. Этот блок открывания БПУ вырабатывает управляющие сигналы, по которым открываются все каналы БПУ. Все сигналы, принятые БПУ, поступают через формирователь кодов и дешифратор на формирователь последовательностей для организации последовательности, начало которой образовано импульсом, принятым ППУ. При окончании последовательности она поступает в блок памяти, в котором при этом вырабатывается сигнал, поступающий в дешифратор. При повторном цикле частотного поиска ППУ код сигнала через дешифратор поступает в блок сравнения параметров, на другой вход которого поступают значения основных параметров обнаруженных целей из блока памяти. При сравнении этих параметров в блоке сравнения параметров вырабатываются сигналы, которые поступают в формирователь временных стробов, в котором вырабатываются управляющие сигналы длительностью, равной вобуляции периода повторения импульсов ранее обнаруженной цели, а период управляющих сигналов соответствует периоду повторения импульсов. Эти управляющие сигналы поступают на один из входов блока элементов "И", на второй вход блока элементов "И" поступают сигналы из блока установления количества открытых каналов БПУ для отпирания определенных каналов, количество которых определяется шириной полосы несущих частот источника излучения. При несравнении параметров вновь принятого импульса ППУ с параметрами обнаруженных целей в блоке сравнения параметров вырабатывается сигнал, по которому блок открывания БПУ открывает БПУ по всей его рабочей полосе частот.

К недостаткам устройства-прототипа следует отнести недостаточную вероятность правильного обнаружения источников излучения (особенно с перестраиваемой несущей частотой от импульса к импульсу случайным образом).

Целью предлагаемого изобретения является повышение вероятности правильного обнаружения источников излучения.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство предварительной селекции кодовой информации, содержащее беспоисковое приемное устройство (БПУ) и поисковое приемное устройство (ППУ) с общим входом от антенны, а также блок элементов "И", формирователь временных стробов и последовательно соединенные формирователь кодов и формирователь последовательностей, выход которого является выходом устройства, дополнительно введены ключ и последовательно соединенные пороговое устройство, сумматор, делитель, блок сравнения f, при этом вход порогового устройства соединен с вторым выходом формирователя последовательностей, а второй выход - с входом формирователя временных стробов, первый, второй и третий выходы которого соединены с первыми входами соответственно блока элементов "И", ключа и ППУ, последний двусторонней связью соединен с блоком сравнения f, а второй выход ППУ - с вторым входом блока элементов "И", выход БПУ соединен с вторым входом ключа, выход которого - с первым входом формирователя кодов, второй вход которого соединен с выходом блока элементов "И".

Такое построение системы позволяет производить поиск импульсов источников излучения (особенно с перестраиваемой несущей частотой от импульса к импульсу) с помощью БПУ и при обнаружении нескольких импульсов разведываемой РЛС (пороговое устройство) определить значение несущей частоты (сумматор и делитель) и произвести остановку ППУ на необходимой частоте (блок сравнения f) и обнаруживать в заданные дискретные моменты времени только импульсы ППУ, а импульсы БПУ не пропускать (ключ и вновь введенные связи между формирователем временных стробов и блоком элементов "И"). При этом, если сигналы, обнаруживаемые БПУ, приняты главным лепестком диаграммы направленности (ДН) антенны, то в заданные дискретные интервалы времени будут обнаружены и ППУ.

При этом последовательность считается истинной. Если БПУ принимает импульсы разведываемой РЛС по боковым лепесткам ДН антенны (так как отсутствует компенсация боковых лепестков ввиду сложности технической реализации), то ППУ (в котором реализована компенсация боковых лепестков) не будет обнаруживать сигналы данного источника излучения и последовательность будет ложной. Вероятность правильного обнаружения последовательностей БПУ значительно выше, чем вероятность обнаружения ППУ.

На Фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства. На фиг.2 приведены полученные путем статистического моделирования зависимости Р_прав. вероятности правильного обнаружения разведываемых источников излучения от дальности до источника излучения, а на фиг.3 - зависимость среднеквадратической ошибки определения дальности от дальности до разведываемой РЛС.

Предлагаемое устройство предварительной обработки кодовой информации (фиг.1) состоит из последовательно соединенных беспоискового приемного устройства (БПУ) (1), ключа (2), формирователя кодов (3), формирователя последовательностей (4), порогового устройства (5), сумматора (6), делителя (7), блока сравнения f (8) и поискового приемного устройства (ППУ) (9), а также формирователя временных стробов (10) и блока элементов "И" (11), причем, второй выход порогового устройства (5) соединен с входом формирователя временных стробов (10), первый второй и третий выходы которого соединены с первыми входами соответственно ключа (2), ППУ (9) и блока элементов "И" (11), второй вход которого соединен с вторым выходом ППУ (9), а выход соединен с вторым входом формирователя кодов (3), первый выход ППУ (9) соединен с вторым входом блока сравнения f (8), вход БПУ (1) от антенны является общим с третьим входом ППУ (9), выходом устройства является первый выход формирователя временных стробов.

Устройство предварительной обработки кодовой информации работает следующим образом.

В первоначальный момент времени сигналы разведываемых РЛС, принятые беспоисковым приемным устройством (БПУ) (1), через ключ (2) поступают в формирователь кодов (3). Коды, соответствующие параметрам входных сигналов, такие как f (несущая частота), τ (длительность импульса), t (время прихода) и др. поступают в формирователь последовательностей (4), в котором с использованием временного метода селекции формируются последовательности сигналов. При каждом приписывании импульса к последовательности эта последовательность в пороговом устройстве (5) проверяется, превысило ли количество импульсов в ней "n" определенный порог n_пор.. Если n<n_пор., то производится обработка следующего импульса, если же n≥n_пор., то параметры данной последовательности поступают в сумматор (6), где суммируются значения f каждого импульса последовательности, а в делителе (7) определяется среднее значение несущей частоты как $$f_{ср}=\frac{{\displaystyle \sum _{i=1}^{n}fi}}{n}$$ , значение которой поступает в блок сравнения f (8), на второй вход которого поступает перестраиваемое значение несущей частоты ППУ (9), в диапазоне которой производится обнаружение сигналов. При совпадении этих двух значений несущих частот в блоке сравнения f (8) вырабатывается сигнал, по которому прекращается поисковый режим по несущей частоте ППУ (9). При этом с порогового устройства (5) параметры последовательности поступают в формирователь временных стробов (10), в котором в соответствии с периодом повторения сигналов в последовательности формируются три сигнала управления, через интервалы, равные измеренному периоду повторения, а длительность их равна вобуляции периода повторения. Эти сигналы поступают на первый вход ключа (2), запрещая прохождение в эти моменты времени сигналов БПУ (1), и на первый вход блока элементов "И", на второй вход которого поступают сигналы, обнаруженные ППУ (9). При одновременном наличии сигналов управления и импульсов ППУ (9) последние проходят в формирователь кодов (3), а затем коды поступают в формирователь последовательностей (4) и приписываются данной последовательности. По окончании времени, равном трем периодам повторения, на блок элементов "И" (11) и ключ (2) не поступают сигналы управления и таким образом в формирователь кодов (3) снова поступают сигналы, принятые БПУ (1), которые продолжают формировать данную последовательность. По окончании последовательности (например, два пропуска подряд) она считается истинной. Параметры данной последовательности являются выходными для данного устройства. Кроме того, с формирователя временных стробов (10) в момент окончания третьего периода вырабатывается управляющий сигнал, который поступает в ППУ (9), и по нему ППУ (9) переходит в поисковый режим по несущей частоте. Если на момент остановки поиска в ППУ (9) на задаваемых дискретных интервалах времени не обнаруживаются сигналы разведываемых РЛС, то последовательность считается принятой с ложных направлений, т.е. обнаружение сигналов при работе БПУ (1) произошло по боковым лепесткам диаграммы направленности (ДН) антенны, так как компенсация боковых лепестков выполнена только для ППУ (9), а для БПУ (1) технически реализовать компенсацию боковых лепестков затруднительно, и поэтому БПУ (1) работает без компенсационных каналов.

Все блоки предлагаемого устройства, за исключением БПУ (1) и ППУ (9), выполнены на элементах, узлах и устройствах дискретной вычислительной техники и не требуют дополнительного изобретательства.

При построении блоков авторы руководствовались следующими документами:

"Микросхемы интегральные полупроводниковые серии 130, 133, 136".

"Руководство по применению 133 серии КА0.340.001 Д".

"Ведомость покупных" (ГК1.000.003 ВП).

Формирователь кодов (3) состоит из преобразователя частота-код, счетчиков, регистров, генератора тактовых импульсов, схем ввода и вывода информации.

Формирователь последовательностей (4) - состоит из сумматоров, пороговых схем, схем ввода и вывода информации, генератора тактовых импульсов, буферных регистров.

Формирователь временных стробов (10) - состоит из набора триггеров, счетчиков, схем совпадения.

Блок сравнения f (8) - состоит из сумматора, пороговой схемы, схем ввода и вывода информации.

Техническая реализация других блоков устройства не требует дополнительных объяснений.

Результаты статистического моделирования работы предлагаемого устройства подтвердили его эффективность.

Моделирование проводилось на ЦВМ "БЭСМ-6".

Моделировалась работа предлагаемого устройства при приеме сигналов в условиях дальнего тропосферного распространения радиоволн. При этом в зоне обзора находилось несколько однотипных источников излучения.

Данные моделирования приведены на Фиг.2, Фиг.3.

Для сравнения там же приведены соответствующие кривые, полученные при моделировании устройства-прототипа, работающего в аналогичных условиях.

По оси абсцисс Фиг.2 отложено значение вероятности правильного обнаружения P_прав.; по оси ординат - дальность до источников излучения.

По оси абсцисс Фиг.3 отложено значение среднеквадратической ошибки по дальности σ_д, по оси ординат - дальность до источников излучения.

Кривые 12, 14 характеризуют работу предлагаемого устройства, кривые 13, 15 - работу устройства-прототипа.

Как видно из приведенных графиков, использование предлагаемого устройства предварительной обработки кодовой информации позволяет получить выигрыш в вероятности правильного обнаружения, обеспечивая P_прав=0,6 на дальности 150 км (у прототипа Р_прав=0,36 на той же дальности), что повышает тактико-технические характеристики пассивной станции (например, выигрыш в точности определения дальности на 40%), где используется предлагаемое устройство.

Изобретение относится к области радиолокационной техники. Достигаемый технический результат - повышение точности обработки. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит два приемника радиолокационных сигналов, последовательно соединенные формирователь кодов и формирователь последовательностей импульсов, первый выход которого является выходом устройства, группу элементов И, формирователь временных интервалов, последовательно соединенные пороговый элемент, сумматор, делитель и схема сравнения, вход и выход которой подключены соответственно к первому выходу и второму входу первого приемника радиолокационных сигналов, а также элемент И, входы которого соединены с выходом второго приемника и первым выходом формирователя временных интервалов, а выход - с первым входом формирователя кодов, второй вход которого подключен к выходам группы элементов И, первые и вторые входы которых соединены с вторым выходом формирователя временных интервалов и первого приемника радиолокационных сигналов - соответственно, третий вход первого приемника подключен к третьему выходу формирователя временных интервалов, вход которого подключен к выходу порогового элемента, вход которого подключен к второму выходу формирователя последовательностей импульсов. 3 ил.

Устройство для обработки радиолокационной информации, содержащее два приемника радиолокационных сигналов, первые входы которых являются входом устройства, последовательно соединенные формирователь кодов и формирователь последовательностей импульсов, первый выход которого является выходом устройства, группу элементов И и формирователь временных интервалов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные пороговый элемент, сумматор, делитель и схему сравнения, вход и выход которой подключены соответственно к первому выходу и второму входу первого приемника радиолокационных сигналов и элемент И, входы которого соединены с выходом второго приемника радиолокационных сигналов и первым выходом формирователя временных интервалов, а выход - с первым входом формирователя кодов, второй вход которого подключен к выходам элементов И группы, первые и вторые входы которых соединены со вторыми выходами формирователя временных интервалов и первого приемника радиолокационных сигналов - соответственно, третий вход первого приемника радиолокационных сигналов подключен к третьему выходу формирователя временных интервалов, вход которого соединен с выходом порогового элемента, вход которого подключен ко второму выходу формирователя последовательностей импульсов.