Космический радиолокатор с синтезированной апертурой, формирующий изображение в реальном времени

Космический радиолокатор с синтезированной апертурой, формирующий изображение в реальном времени

Реферат

 

Использование: на космическом аппарате для радиолокационной ледовой разведки. Сущность изобретения: в космическом радиолокаторе с синтезированной апертурой, формирующем изображение в реальном времени, содержащем блок управления режимами наблюдения, фазированную антенную систему, блок управления диаграммой направленности антенной системы, радиопередающее и радиоприемное устройства, устройство цифровой обработки и устройство сопряжения, устройство цифровой обработки включает блок центрального процессора, блок обмена и подключенные к шине адрес-данные входной фильтр, процессор сжатия сигнала, процессор синтеза изображения и контроллер бортовой информационной радиолинии, устройство сопряжения включает блок обмена с оперативным запоминающим устройством, смесители, цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи, блок управления режимами наблюдения выполнен с возможностью обмена с другими бортовыми комплексами и включает блок центрального процессора, контроллер внутренней шины и подключенные к шине адрес-данные, контроллер бортового коммутационного аппарата, контроллер системы временных частот, контроллер системы ориентации и стабилизации, контроллер системы навигации, синхронизатор и контроллер двунаправленного кодового обмена. Достигаемым техническим результатом является возможность изменения программы работы космического радиолокатора в процессе отработки и эксплуатации на орбите, возможность сопряжения радиолокационной информации с информацией других источников. 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области радиолокационных систем, служащих для получения изображения, в частности к радиолокаторам с синтезированной апертурой. Космический радиолокатор предназначен для использования на космическом аппарате, преимущественно для ледовой разведки и позволяет наблюдать морскую поверхность в условиях полярной ночи и плотной облачности, находить участки открытой воды и льдов невысокой прочности, а также обеспечивать оперативное доведение полученных данных до экипажей судов.

Известен космический радиолокатор с синтезированной апертурой, формирующий изображение в реальном времени, содержащий блок управления режимами наблюдения, антенную систему, блок управления режимами наблюдения направленности последней, радиоприемное и радиопередающее устройства [1].

Недостатками данного космического радиолокатора являются невозможность управления лучом антенны в вертикальной плоскости, неудовлетворительные характеристики по пространственному разрешению радиолокационного изображения, так как пространственное разрешение определяется физическим размером антенны, размещаемой на космическом аппарате.

Известен также космический радиолокатор с синтезированной апертурой, формирующий изображение в реальном времени, содержащий блок управления режимами наблюдения, фазированную антенную систему, блок управления диаграммой направленности антенной системы, радиопередающее и радиоприемное устройства, синхронизатор и средства преобразования [2].

Недостатком этого космического радиолокатора является невозможность передачи информации, готовой к использованию потребителем, так как формирование радиолокационного изображения должно производиться наземным центром обработки спутниковой информации и передаваться потребителю через некоторое время, необходимое для его подготовки и установления связи с потребителем. Этим накладываются ограничения на многих пользователей, находящихся на удаленных береговых пунктах, малых кораблях и т.д.

Технической задачей изобретения является расширение арсенала радиолокационных комплексов, размещаемых на спутниках, и создание космического радиолокатора, обеспечивающего детальную съемку земной поверхности с заданными характеристиками качества и доставку готового радиолокационного изображения, полученного в широкозахватном режиме, непосредственно любому потребителю в реальном масштабе времени, не предъявляя высоких требований к технике приемной аппаратуры, а также имеющего повышенные адаптационные возможности и живучесть.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в том, что средства преобразования обеспечивают максимально возможное использование цифровых методов формирования и обработки сигналов, возможность изменения программы работы космического радиолокатора в процессе отработки и эксплуатации на орбите, возможность управления лучом антенной системы в вертикальной плоскости, возможность расширения сектора углов падения луча, а также возможность сопряжения радиолокационной информации с информацией других источников, например, оптического или инфракрасного, размещенных на космическом аппарате.

Сущность изобретения заключается в том, что в космическом радиолокаторе с синтезированной апертурой, формирующем изображение в реальном времени, содержащем блок управления режимами наблюдения, фазированную антенную систему, блок управления диаграммой направленности антенной системы, радиопередающее и радиоприемное устройства, синхронизатор и средства преобразования, последние выполнены в виде устройства цифровой обработки и устройства сопряжения, причем устройство цифровой обработки выполнено с возможностью формирования панорамного радиолокационного изображения и уточнения параметров ориентации и включает блок центрального процессора, блок обмена и подключенные к шине адрес-данные, входной фильтр, процессор сжатия сигнала, процессор синтеза изображения и контроллер бортовой информационной радиолинии, устройство сопряжения выполнено с возможностью формирования радиоимпульсов, временных стробов, а также квадратурных составляющих принимаемого сигнала и их оцифровки и включает блок обмена с оперативным запоминающим устройством, смесители, цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи, блок управления режимами наблюдения выполнен с возможностью обмена с другими бортовыми комплексами и включает блок центрального процессора, контроллер внутренней шины и подключенные к шине адрес-данные, контроллер бортового коммутационного аппарата, контроллер системы временных частот, контроллер системы ориентации и стабилизации, контроллер системы навигации, упомянутый синхронизатор и контроллер двунаправленного кодового обмена, радиоприемное устройство выполнено с возможностью усиления и преобразования по частоте принимаемого сигнала и включает последовательно соединенные малошумящий усилитель, аттенюатор и преобразователь частоты, радиопередающее устройство выполнено с возможностью переноса на несущую частоту и усиления излучаемого радиоимпульса и включает усилитель мощности, возбудитель, модулятор и блок обмена, при этом контроллер кодового обмена блока управления режимами наблюдения связан со всеми упомянутыми блоками обмена и с блоком управления диаграммой направленности антенной системы, выполненным в виде устройства управления сканированием, а синхронизатор - с цифроаналоговыми и аналого-цифровыми преобразователями и блоком обмена устройства сопряжения, последний соединен с цифроаналоговыми преобразователями, а также с возбудителем и модулятором радиопередающего устройства и с выходами аналого-цифровых преобразователей, входы которых связаны через смесители с преобразователем частоты радиоприемного устройства, малошумящий усилитель которого подключен для получения принимаемого сигнала к антенной системе, выполненной с возможностью изменения ширины и углового положения луча за счет набора комбинаций состояния фазовращателей и соединенной для получения радиоимпульса на излучение с входящим в состав радиопередающего устройства усилителем мощности, к которому подключены модулятор и возбудитель, связанный через смесители с цифроаналоговыми преобразователями устройства сопряжения.

При этом антенная система может быть выполнена с двенадцатисекционным волноводно-щелевым полотном и тридцатью девятью фазовращателями для формирования требуемого распределения поля в угломестной плоскости, контроллер бортовой системы временных частот содержит четыре программируемых таймера, два регистра данных и регистр управления, а контроллер бортового коммутационного аппарата - два регистра команд, блок управления диаграммой направленности антенной системы выполнен с возможностью формирования кода управления фазовращателями последней и содержит оперативное запоминающее устройство, одиннадцатиразрядный счетчик адреса, десять шестнадцатиразрядных регистров, стошестидесятиразрядный регистр и регистр приема команды "Пуск", синхронизатор содержит оперативное запоминающее устройство, регистр управления, два регистра адреса, два шестнадцатиразрядных счетчика адреса и два восьмиразрядных счетчика числа повторений, а входной фильтр выполнен в виде двухканального полосового фильтра, включающего цепочку регистров сжатия, преобразователи кодов и четыре слоя сумматоров, процессор сжатия сигнала выполнен четырехканальным, а процессор синтеза изображения - одноканальным.

Кроме того, каждый канал процессора сжатия сигнала содержит генератор адресов буферов с оперативным запоминающим устройством начальных адресов, входные буферы, преобразователи кодов, сумматоры и запоминающее устройство опорной функции, а процессор синтеза изображения содержит оперативное запоминающее устройство адресов чтения, оперативное запоминающее устройство приращения фазы, входное и выходное буферные оперативные запоминающие устройства, корректоры амплитуды и фазы, кодер квадранта, преобразователи кодов, сумматоры и запоминающее устройство логарифмов амплитудных множителей.

На фиг. 1 изображена функциональная схема космического радиолокатора с синтезированной апертурой, формирующего изображение в реальном времени для основных режимов наблюдения, на фиг. 2 - схема входного фильтра, процессора сжатия сигнала и процессора синтеза изображения.

Космический радиолокатор с синтезированной апертурой, формирующий изображение в реальном времени (КРЛС) содержит блок 1 управления режимами наблюдения, фазированную антенную систему 2, блок 3 управления диаграммой направленности антенной системы, радиопередающее и радиоприемное устройства 4, 5, соответственно, устройство 6 цифровой обработки и устройство 7 сопряжения, причем устройство 6 цифровой обработки включает блок 8 центрального процессора (БЦП), блок 9 обмена (БО) и подключенные к шине 10 адрес-данные (ШАД), входной фильтр (ВФ) 11, процессор 12 сжатия сигнала (ПСС), процессор 13 синтеза изображения (ПСИ) и контроллер 14 бортовой информационной радиолинии (КРЛ), устройство 7 сопряжения включает блок 15 обмена (БО), имеющий оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), смесители 16, 17, 18, 19, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 20, 21 и аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 22, 23, регистр управления и состояния (РУС), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) кодов радиоимпульсов (РИ) и счетчик адресов ОЗУ (СЧОЗУ). Блок 1 управления режимами наблюдения включает блок 24 центрального процессора (БЦП), контроллер 25 внутренней шины (КВШ) и подключенные к шине 26 адрес-данные (ШАД) контроллер 27 бортового коммутационного аппарата (КБКА), контроллер 28 бортовой системы временных частот (КБСВЧ), контроллер 29 системы ориентации и стабилизации (КССО), контроллер 30 системы навигации (КСН), синхронизатор 31 и контроллер 32 двунаправленного кодового обмена (ККО), радиоприемное устройство 5 включает последовательно соединенные малошумящий усилитель 33, аттенюатор 34 и преобразователь 35 частоты, радиопередающее устройство 4 включает усилитель 36 мощности, возбудитель 37, модулятор 38 и блок 39 обмена (БО), при этом контроллер 32 кодового обмена связан с блоками 9, 15, 39 обмена и с блоком 3 управления диаграммой направленности антенной системы, выполненным в виде устройства управления сканированием, а синхронизатор 31 - с цифроаналоговыми и аналого-цифровыми преобразователями 20-23 и с блоком 15 обмена, последний соединен с цифроаналоговыми преобразователями 20, 21, а также с возбудителем 37, модулятором 38 и с выходами аналого-цифровых преобразователей 22, 23, входы которых связаны через смесители 16, 17 с преобразователем 35 частоты радиоприемного устройства. Малошумящий усилитель 33 подключен для получения принимаемого сигнала к антенной системе 2, соединенной с усилителем 36 мощности, к которому подключены модулятор 38 и возбудитель 37, связанный через смесители 18,19 с цифроаналоговыми преобразователями 20, 21 (фиг. 1).

Антенная система 2 выполнена с двенадцатисекционным волноводно-щелевым полотном, имеющим в раскрытом состоянии размер 12 м (азимутальный размер - 12 секций по 1 м) на 1 м (угломестный размер), и снабжена запитывающим устройством (ЗУА) с тридцатью девятью фазовращателями, а также элементами волноводного тракта (не изображено).

Контроллер 28 бортовой системы временных частот содержит четыре программируемых таймера, два регистра данных и регистр управления, а контроллер 27 бортового коммутационного аппарата - два регистра команд (не изображено).

Блок 3 управления диаграммой направленности антенной системы 2 содержит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), одиннадцатиразрядный счетчик адреса, десять шестнадцатиразрядных регистров, стошестидесятиразрядный регистр и регистр приема команды "Пуск" (не изображено).

Синхронизатор 31 содержит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), состоящее из двух частей, регистр управления (РУ), два регистра адреса, два шестнадцатиразрядных счетчика адреса и два восьмиразрядных счетчика числа повторений (не изображено).

Входной фильтр 11 выполнен в виде двухканального полосового фильтра, включающего цепочку регистров сжатия, преобразователи кодов и четыре слоя сумматоров (не обозначены), процессор 12 сжатия выполнен четырехканальным, а процессор 13 синтеза изображения - одноканальным.

Каждый канал процессора 12 сжатия содержит генератор адресов буферов с оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 40 начальных адресов, входные буферы 41, 42, преобразователи 43, 44, 45, 46 кодов (ПК), сумматоры 47, 48 и запоминающее устройство 49 опорной функции (ПЗУ), а процессор 13 синтеза изображения содержит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 50 адресов чтения, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 51 приращения фазы, входное и выходное буферные оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) 52, 53 соответственно, корректор 54 амплитуды и корректор 55 фазы, кодер 56 квадранта, преобразователи 57, 58, 59 кодов (ПК), сумматоры 60, 61, 62 и запоминающее устройство (ПЗУ) 63 логарифмов амплитудных множителей.

Космический радиолокатор с синтезированной апертурой, формирующий изображение в реальном времени работает следующим образом.

Блок 1 обеспечивает обмен с другими бортовыми комплексами и общее управление устройствами КРЛС, антенная система 2 формирует диаграмму направленности с управляемыми параметрами и возможностью сканирования в угломестной плоскости, блок 3 задает требуемое состояние фазовращателей антенной системы 2, обеспечивающих управление диаграммой направленности, устройство 4 обеспечивает перенос радиоимпульсов на несущую частоту и усиление их до требуемого уровня мощности для излучения, устройство 5 обеспечивает предварительное усиление принимаемого сигнала на несущей частоте и перенос спектра на первую промежуточную частоту, устройство 6 обеспечивает формирование панорамного радиолокационного изображения (ПРЛИ) в реальном масштабе времени и передачу его к бортовому устройству информационной радиолинии, устройство 7 формирует радиоимпульсы (РИ) с линейной частотной модуляцией на первой промежуточной частоте, а также обеспечивает формирование квадратурных составляющих и оцифровку принимаемого сигнала на второй промежуточной частоте.

Общее управление космическим радиолокатором осуществляет блок 1, который обеспечивает работу КРЛС в том или ином режиме, задаваемом от бортового коммутационного аппарата (БКА). Кроме команд от БКА в основных режимах наблюдения блок 1 через контроллеры 27-30 принимает информацию от таких систем космического аппарата (КА), как бортовая система временных частот (БСВЧ), система навигации (СН) и система ориентации и стабилизации (ССО). Установка требуемых значений регулируемых параметров устройств КРЛС осуществляется через контроллер 32 кодового обмена (ККО). Исключение составляет код регулировки усиления (РУ), который передается на управляемый аттенюатор 34 от синхронизатора 31 через блок 15 обмена. Кроме собственно кода РУ от синхронизатора 31 в блок 15 обмена поступает сигнал записи кода РУ. Помимо этого от синхронизатора 31 в устройства КРЛС через устройство 7 поступают временные стробы, задающие циклограмму работы цепей формирования зондирующих сигналов и оцифровки принимаемых сигналов при проведении сеансов зондирования.

Работа блока 1 осуществляется под управлением блока 24 центрального процессора по программам, хранящимся в памяти программ. Выбор рабочей программы осуществляется по команде от БКА. В БЦП 24 используется плата промышленного компьютера, например фирмы Octagon Systems типа 7004.

Для БЦП 24 все программно-доступные ресурсы условно делятся на внутренние и внешние. К внутренним относятся ресурсы контроллеров 27 -30, к внешним - ресурсы устройств КРЛС. Связь с внутренними абонентами осуществляется по ШАД 26, формирование которой производится контроллером 25 внутренней шины из шины ISA БЦП 24. Связь с внешними абонентами производится с помощью контроллера 32 кодового обмена, который обеспечивает двунаправленную передачу информации.

Контроллер 27 осуществляет прием импульсных релейных команд управления от БКА и трансляцию их в БЦП 24. Релейные команды от БКА поступают на регистры команд (РК1 и РК2), при поступлении любой из команд формируется запрос на прерывание для сигнализации о приеме новой команды. После этого БЦП 24 считывает и анализирует содержимое регистров команд и таким образом определяет поступившую команду.

Контроллер 28 осуществляет прием от бортовой системы временных частот 17-разрядного последовательного кода астрономического времени (номер секунды текущих суток) и преобразование его в параллельный код для передачи по запросу в БЦП 24. Программируемые таймеры обеспечивают отсчет времени с тактом 0,5 мс (тактовая частота 2 кГц поступает от БСВЧ). Максимальное время счета каждого таймера составляет 2¹⁶0,5 мс = 32с.

Преобразованный код астрономического времени записывается в регистры данных (РДО и РД1) контроллера 28, доступные по чтению для БПЦ 24. В регистр управления (РУ) заносятся признаки окончания работы каждого из таймеров и поступления сигналов 1 Гц от БСВЧ. По каждому из этих сигналов формируется сигнал запроса прерывания, который при разрешении прерывания поступает на БЦП 24. Разрешение или запрет прерывания устанавливается со стороны БЦП 24 отдельным разрядом доступного на запись и чтение регистра управления КБСВЧ 28.

Работа синхронизатора 31 основана на циклически повторяемой (по количеству импульсов в пачке) выдаче последовательности 32-разрядных кодовых слов из ОЗУ, входящего в состав синхронизатора 31, в параллельный канал. Линии этого канала распределены по абонентам, соответственно за этими абонентами закреплены определенные разряды кодовых слов. ОЗУ состоит из двух частей (ОЗУ1 и ОЗУ2), каждая объемом 32К 32-разрядных слов. Это исполнение позволяет в одно и то же время выдавать содержимое из одной части абонентам, т. е. формировать необходимые коды и стробы в очередном сеансе зондирования, и записывать во вторую часть из БЦП 24 по ШАД 26, необходимую последовательность кодовых слов для следующего сеанса зондирования. Кодовые слова выдаются с тактовой частотой 8 МГц, содержимое каждой части ОЗУ представляет собой временную расстановку стробов и кодов в пределах одного периода следования импульсов в пачке.

Регистр управления определяет режимы работы составных частей синхронизатора 31. Регистры адреса служат для начальной установки адреса обращения к соответствующей части ОЗУ, одновременно эта установка аппаратно заносится в счетчик адреса.

Так как счетчик адреса - 16-разрядный, количество выдаваемых кодовых слов N может находиться в пределах от 1 до 2¹⁵.

Счетчик числа повторений загружается со стороны БЦП 24, содержимое этого счетчика определяет количество повторений выдачи содержимого ОЗУ после запуска. Количество разрядов счетчика - 8, т.е. максимальное количество каналов выдачи составляет 256.

Запуск синхронизатора 31 на выдачу кодовых слов осуществляется записью 1 во второй разряд регистра управления РГУ со стороны БЦП 24.

Выдача информации на ОЗУ1 (ОЗУ2) всегда производится до конечного адреса ОЗУ1 (ОЗУ2). Следовательно, начальный адрес, загружаемый в счетчик СчА1 (СчА2) при записи или выдаче информации представляет собой дополнительный код параметра N. То же относится и к счетчикам числа повторений.

При переполнении счетчика числа повторений формируется сигнал запроса прерывания, который при разрешении прерывания передается в БЦП 24. Разрешение или запрет прерывания устанавливается отдельным разрядом регистра управления РГУ.

На антенную систему 2 поступают команды управления фазовращателями, позволяющими формировать требуемое распределение поля в угломестной плоскости. За счет этого можно изменять форму сечения диаграммы направленности антенны (ДНА) в этой плоскости, а именно ширину и угловое положение луча.

Параметры диаграммы направленности G_n(,) антенной системы 2 уточняются в несколько этапов в представленной ниже последовательности: 1) оценочный расчет параметров ДНА через распределение поля в главных плоскостях (в угломестной плоскости оно задается n-ой комбинацией состояний фазовращателей); 2) экспериментальное определение параметров ДНА для одной секции волноводно-щелевого полотна на измерительном стенде с последующим пересчетом в параметры ДНА антенной системы 2 в целом; 3) экспериментальное определение параметров ДНА антенной системы 2 в составе КА на первых (технологических) этапах эксплуатации КРЛС на орбите с использованием специального калибровочного оборудования.

Исходной информацией для алгоритмического и программного обеспечения является набор поэтапно уточняемых таблиц, представляющих главные сечения ДНА - азимутальное G_n() и угломестное G_n(). Таблицы содержат нормированные данные о форме и угловом положении в антенной системе 2 координат основного лепестка и ближайших боковых для конечного набора комбинаций состояния фазовращателей (n_max 10). Шаг таблиц обеспечивает достаточную точность определения промежуточных значений функций при использовании линейной интерполяции. Переход к двухмерной ДНА G_n(,) допускается осуществлять перемножением одномерных для соответствующих значении углов и . Блок 3 осуществляет управление фазовращателями ЗУА антенной системы 2. К программно-доступным ресурсам блока 3 относятся счетчик адреса ОЗУ, само ОЗУ и регистр приема команды ПУСК. Обращение к программно-доступным ресурсам осуществляется со стороны блока 1 по каналу контроллера 32 кодового обмена.

Счетчик адреса ОЗУ задает начальный адрес в ОЗУ массива из 10 последовательно расположенных слов, которые по команде ПУСК записываются в регистр РГ1 (последовательно в каждый из десяти регистров РГ1.0- РГ1.9), преобразуясь таким образом в 160-разрядный код управления фазовращателями. Команда ПУСК представляет собой запись произвольного кода в упомянутый регистр приема команды ПУСК. Запись десяти слов в регистр РГ1 осуществляется аппаратно с начального адреса по одной команде.

По той же команде предыдущее содержимое регистра РГ1 переписывается в регистр РГ2 и передается для установки позиций фазовращателей ЗУА. Этим минимизируется время переключения луча антенны из одного программного положения в другое, поскольку загрузка в РГ1 производится последовательно по 16-разрядным словам, а перепись в РГ2 - параллельно по всем 160-ти разрядам. Таким образом, учитывается, что установка луча антенны в выбранное положение идет с запаздыванием на одну команду ПУСК. Минимально допустимый интервал между двумя последовательно выдаваемыми командами ПУСК составляет 500 мкс, время же установления луча антенны - 10 мкс с момента подачи команды.

Одной из основных функций устройства 7 является обеспечение всех операций по сопряжению аналоговой и цифровой частей КРЛС. К таким операциям относятся: - формирование радиоимпульсов (РИ) из последовательностей отсчетов, хранящихся в ОЗУ блока 15 обмена в виде массивов 16-разрядных слов, - формирование квадратурных составляющих принимаемого сигнала с переносом спектра на вторую промежуточную частоту 12 МГц и их оцифровка с последующей передачей в устройство 6 цифровой обработки, - формирование временных стробов из последовательности кодовых слов, поступивших из синхронизатора 31 и передача их абонентам.

В основных режимах наблюдения задействуются программно-доступные ресурсы устройства 7 - регистр управления и состояния (РУС), ОЗУ кодов РИ, счетчик адреса ОЗУ (СЧОЗУ).

Единичное значение нулевого разряда регистра РУС разрешает передачу оцифрованных отсчетов квадратурных составляющих принимаемого сигнала из устройства 7 в устройство 6, определяя таким образом рабочий режим устройства 7. ОЗУ предназначено для хранения отсчетов РИ. Объем ОЗУ составляет 32К 16-разрядных слов. Чтение и запись со стороны блока 1 из (в) ОЗУ осуществляется по каналу кодового обмена 16-разрядными словами с начального адреса, записанного в СЧОЗУ. После каждого записанного (считанного) слова адрес ОЗУ увеличивается на 1. Разряды с 0 по 7 относятся к первому каналу ЦАП 20, а с 8 по 15 - ко второму каналу ЦАП 21. Загружаемый код РИ без знака, старший разряд кода -7(15).

15-разрядный счетчик адреса ОЗУ управляет работой ОЗУ. Для установки номера формируемого РИ необходимо записать в счетчик адрес начала отсчетов данного РИ. Число выдаваемых отсчетов РИ определяется длительностью строба РИ2, поступающего из синхронизатора 31.

Радиопередающее устройство 4 осуществляет перенос спектра радиоимпульса (РИ) с первой промежуточной частоты 144 МГц на несущую частоту 8600 МГц с последующим усилением до значения импульсной мощности Р = 1000 Вт и передачей в антенную систему 2 на излучение. В процессе проведения основных режимов наблюдения устройство 4 не требует программного управления со стороны БЦП 24, управление осуществляется на аппаратном уровне стробами СИГ 1, СИГ2 синхронизатора 31 и сигналами РИ.

Радиоприемное устройство 5 осуществляет усиление принимаемого сигнала, поступающего от антенной системы 2 и преобразование его по частоте. Аттенюатор 34 управляется блоком 1. Код регулировки усиления поступает от синхронизатора 31 через блок 15 обмена. Соответствие разрядов кода регулировки усиления (РУ) разрядам кодового слова синхронизатора 31, а также веса разрядов приведены в таблице (см. в конце описания).

Устройство 6 в основных режимах наблюдения осуществляет цифровую обработку принимаемого сигнала, обеспечивая решение следующих задач: - уточнение параметров ориентации по результатам проведения сеансов зондирования в специальных измерительных режимах; - формирование панорамного радиолокационного изображения с заданными параметрами в реальном масштабе времени и передача его в бортовое устройство информационной радиолинии в сопровождении необходимой служебной информации; - уточнение по мере необходимости параметров ориентации в процессе формирования ПРЛИ, не приводящее к появлению пропусков в ПРЛИ.

Блок 8 центрального процессора выполняет функции общего управления устройством 6 и, кроме того, участвует в обработке данных. Взаимодействие БЦП 8 с другими функциональными узлами устройства осуществляется по магистрали ШАД 10, являющейся аналогом магистрали ШАД 26. Формирование ШАД 10 осуществляется в блоке 9 обмена из шины ISA БЦП 8. Кроме того, в состав блока 9 обмена входит контроллер межмашинного обмена, обеспечивающий взаимодействие БЦП 8 и БЦП 24 по каналу кодового обмена.

Входной фильтр 11 обеспечивает ограничение частотной полосы сигнала, поступающего из устройства 7, что позволяет корректно произвести децимацию (прореживание) отсчетов сигнала и таким образом существенно снизить требования к производительности следующих далее блоков цифровой обработки (процессоров 12, 13).

Процессор 12 сжатия сигнала реализует в цифровой форме сжатие принимаемого сигнала по дальности путем свертки его (после предварительной децимации) с опорной функцией, согласованной с модулирующей функцией радиоимпульса (РИ).

Процессор 13 синтеза изображения обеспечивает в цифровой форме многоканальную доплеровскую фильтрацию последовательно по каналам дальности, формируя таким образом двумерное радиолокационное изображение (РЛИ) в координатах "задержка - доплеровский сдвиг частоты". Формирование РЛИ осуществляется последовательно группами по 4 первичных парциальных кадра (ПК), каждой группе первичных ПК соответствует фиксированное положение ДНА и зондирующий сигнал в виде пачки когерентных радиоимпульсов, при этом каждому первичному ПК в группе соответствует 1/4 часть пачки. Первичные парциальные кадры в группе представляют собой статистически независимые радиолокационные изображения одного и того же участка подстилающей поверхности. С выхода ПСИ 13 первичные ПК поступают в БЦП 8. Здесь производится суммирование (некогерентное накопление) соответствующих отсчетов первичных ПК, что позволяет уменьшить релеевские флюктуации отсчетов формируемого РЛИ. После этого осуществляется яркостная коррекция итогового парциального кадра. Результатом этой операции должно быть приведение к одному и тому же значению коэффициента пропорциональности между формируемым значением яркости элемента изображения и параметром ₀ (удельная эффективная площадь рассеяния) соответствующего элемента разрешения визируемой поверхности для всех элементов изображения во всех парциальных кадрах, составляющих ПРЛИ.

Далее БЦП 8 из последовательности парциальных кадров формирует два регулярных потока, представляющих собой специальным образом упорядоченные отсчеты изображения, сопровождаемые вставками служебной информации. Один поток состоит из собственно отсчетов формируемого ПРЛИ с размерами элемента разрешения 300 м 300 м, второй - из отчетов укрупненного в 9 раз ПРЛИ (элемент разрешения 900 м 900 м, применяется простое суммирование исходного ПРЛИ в пределах квадрата 3 3 элемента).

Сформированные потоки передаются в контроллер 14 радиолинии, который обеспечивает информационное и электрическое сопряжение с бортовым устройством информационной радиолинии.

ВФИ, ПСС12 и ПСИ13 представляют собой специализированные цифровые вычислительные устройства, работающие по фиксированным алгоритмам с возможностью предварительной настройки некоторых параметров со стороны БЦП 8. К их характерным особенностям относятся: 1) использование конвейерного способа организации вычислений; 2) широкое использование преобразователей кодов. Здесь и далее под преобразователями кодов подразумеваются элементы запоминающих устройств (ЗУ), содержащие специальным образом организованную информацию. Преобразование осуществляется за один рабочий такт чтения из ЗУ, при этом преобразуемый код подается на адресный вход, а результат представляет собой содержимое ячейки ЗУ, имеющей указанный адрес.

ВФ 11 представляет собой цифровой двухканальный полосовой фильтр 16-го порядка с конечной импульсной характеристикой. Каналы полностью идентичны, в каждом из каналов производится фильтрация одной из квадратурных составляющих принимаемого сигнала _i,k и _i,k, поступающих из устройства 7. Здесь и далее индекс i обозначает номер отсчета в пределах одного периода следования (или, что то же, номер соответствующего ему служебного импульса СИ 1), индекс k обозначает номер периода следования (или соответствующего импульса СИ2) (в схемах блоков ВФ и ПСС индексы k в обозначениях не используются, подразумеваясь неявно).

В каналах ВФ 11 производится обработка входных данных в соответствии с формулами: где h_t,R - значение импульсной характеристики фильтра с номером t для варианта его реализации с номером R. Значение R является параметром настройки фильтра 11 со стороны БЦП 8 и может принимать значение от 0 до 7, т.е. параметры фильтра можно программно установить в любое из 8 заранее подготовленных (на этапе изготовления устройства) положений.

Произведения, стоящие под знаком суммы, вычисляются одновременно для всех значений n в 16-ти преобразователях кодов (ПК), причем делается это с каждым тактом продвижения выходных данных через цепочку регистров задержки (РГ). Собственно суммирование осуществляется попарно в четырех слоях сумматоров (СМ), обеспечивающих конвейерный способ вычислений. На выходе последнего сумматора осуществляется усечение результатов до 8 старших разрядов. Вся схема входного фильтра 11 тактируется поступающими от блока 15 обмена импульсами СИ1, сопровождающими отсчеты входного сигнала, обработка производится "на проходе" по мере поступления входных данных. Выходные данные каналов ВФ 11 в сопровождении импульсов СИ1 записываются во входные буферы каналов ПСС 12. Следует учитывать, что такая организация вычислений приводит к появлению технологических задержек, т.е. первые несколько отсчетов выходных данных являются нерабочими.

Процессор 12 сжатия сигнала состоит из 4 одинаковых каналов, что дает возможность за счет распараллеливания обработки обеспечить ее реализацию в реальном времени. Поток данных от ВФ 11 можно условно представить в виде последовательности строк с номерами k. Первые k₀ строк ПСС 12 пропускает, значение k₀ соответствует времени распространения сигнала до визируемого участка и обратно, выраженному в периодах следования импульсов, рассчитывается в БЦП 8 и передается в ПСС 12 как параметр настройки на сеанс формирования очередного ПК. Далее строки поочередно записываются во входные буферы 41, 42 каналов ПСС 12, после записи строки в буфер 41 (42) сразу начинается обработка составляющих ее данных в соответствующем канале. Таким образом, на обработку строки каналу отводится время, составляющее три полных периода следования импульсов плюс еще один период за вычетом длительности строба оцифровки. Работа отдельного канала ПСС 12 осуществляется следующим образом.

К началу очередного цикла работы канала во входных буферах 41, 42 (X и Y соответственно) содержатся отсчеты квадратурных составляющих комплексной огибающей сигнала с выхода фильтра Здесь i = 0... i_max, k^* = k- k0 = 0... k_max^*. Значение i_max определяется объемом буферных ОЗУ и составляет 4095, значение k_max^* равно 63.

Обработка данных в канале осуществляется в соответствии с формулой: где действительная и мнимая части комплексных отсчетов выходных данных, поступающих на дальнейшую обработку в ПСИ 13, i^* - номер дорожки дальности в формируемом ПК, i^* = 0... i_max^*, значение i_max^* определяется соотношением между угломестным размером парциального кадра L_z и соответствующим размером элемента разрешения L_z. Для принятого на настоящий момент способа формирования ПРЛИ значение L_z составляет 50 км, значение