Устройство обработки радиолокационных сигналов

Устройство обработки радиолокационных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области радиоэлектроники, в частности к радиотехническим системам, и может быть применено как элемент конструкции радиолокационной системы с использованием вторичного излучения радиоволн.

Известно устройство обработки радиолокационных сигналов, содержащее соединенные последовательным каналом связи устройство преобразования сигналов и устройство обработки информации, в котором устройство преобразования сигналов включает в себя компараторы, измерители параметров импульсов, измерители периода повторения импульсов, первое устройство сопряжения, тактовый генератор и таймер, а устройство обработки информации включает электронно-вычислительную машину с клавиатурой и устройством отображения графической информации и второе устройство сопряжения, при этом выход каждого компаратора соединен с входом соответствующего измерителя параметров импульсов и измерителя периода повторения импульсов, а выходы последних соединены с соответствующими входами первого устройства сопряжения, выходы соответствующих частот тактового генератора соединены с соответствующими входами тактовых сигналов измерителей параметров импульсов и измерителей периода повторения импульсов. (Патент RU №2260192 С1. Устройство обнаружения и обработки радиолокационных сигналов. - МПК7: G01S 7/295. - Бюл. №25, 10.09.2005). Данное изобретение принято за прототип.

Недостатком известного изобретения, принятого за прототип, является недостаточная точность измерения текущих навигационных параметров радиолокационных сигналов, принимаемых от радиолокационной станции.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение точности измерения текущих навигационных параметров радиолокационных сигналов.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого технического решения, является повышение точности распознавания и классификации радиолокационных сигналов, принимаемых от радиолокационной станции, при минимальном времени наблюдения.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве обработки радиолокационных сигналов, содержащем соединенные последовательно каналом связи устройство преобразования сигналов и устройство обработки информации, при этом устройство преобразования сигналов включает в себя первое устройство сопряжения и тактовый генератор, а устройство обработки информации включает в себя первую электронно-вычислительную машину, предназначенную для первичной цифровой обработки поступающей информации и ее кодирования, с клавиатурой и устройством отображения графической информации, и второе устройство сопряжения согласно предложенному техническому решению,

в устройство преобразования сигналов введены коммутатор, связанный двумя каналами односторонней связи с системой единого времени и каналом двусторонней связи с внешним источником сигналов радиолокационной станции и соединенный последовательными каналами связи с одной стороны с блоком управления коммутатором, а с другой - с блоком контроля работы коммутатора, приемник параметрических сигналов, включающий в себя N компараторов, приемник логических сигналов, формирователь выходных сигналов, микроконтроллер, предназначенный для выработки управляющих команд и передачи результатов измерений в устройство обработки сигналов, таймер реального времени и программируемая логическая интегральная схема, состоящая из устройства контроля параметров системы единого времени, включающего в себя измерители периода повторения импульсов, состоящая также из измерителя углов, включающего в себя измерители параметров импульсов, и измерителя дальности объекта, включающего в себя измеритель параметров импульсов и измеритель периода повторения импульсов, состоящая также из блока привязки измерений к системе единого времени и формирователя фаз трехфазного переменного напряжения, при этом односторонними каналами связи вход приемника логических сигналов соединен с выходом дискретной информации коммутатора, входы приемника параметрических сигналов - с соответствующими выходами аналоговых сигналов коммутатора, выходы N компараторов приемника параметрических сигналов соединены с соответствующими входами измерителей периода повторения импульсов устройства контроля параметров системы единого времени, измерителей параметров импульсов измерителя углов и измерителей параметров импульсов и периода повторения импульсов измерителя дальности объекта, выходы измерителей параметров импульсов измерителя углов и измерителей параметров импульсов и периода повторения импульсов измерителя дальности объекта соединены с соответствующими входами блока привязки измерений к системе единого времени, кроме того, измеритель углов, измеритель дальности объекта и блок привязки измерений к системе единого времени соединены соответствующими каналами двусторонней связи с первым устройством сопряжения, вход которого соединен односторонним каналом связи с выходами измерителей периода повторения импульсов устройства контроля параметров системы единого времени, выход первого устройства сопряжения каналом двусторонней связи соединен с входом указанного микроконтроллера, входы которого соединены с выходами приемника логических сигналов и блока контроля работы коммутатора, а выходы - каналами обратной связи соединены с входами блока управления коммутатором и формирователя фаз трехфазного переменного напряжения, выходы последнего соединены с входами измерителя углов и формирователя выходных сигналов, выход которого соединен с входом коммутатора, кроме того, выходы соответствующих частот тактового генератора соединены с соответствующими входами тактовых сигналов измерителей параметров импульсов измерителя углов и измерителя параметров импульсов измерителя дальности, а в устройство обработки информации введены устройство отображения цифровой информации, устройство управления вторичным электропитанием, соединенные каналами двусторонней связи с указанным микроконтроллером устройства преобразования радиолокационных сигналов, и контроллер аппаратно-программного комплекса устройства обработки радиолокационных сигналов, который включает вторую электронно-вычислительную машину с клавиатурой и устройством отображения текстовой информации, соединенную с первой электронно-вычислительной машиной каналом двусторонней связи, при этом контроллер аппаратно-программного комплекса соединен, с одной стороны, с первым устройством сопряжения каналом двусторонней связи и таймером реального времени, а с другой, с каналом внешней связи посредством второго устройства сопряжения, при этом устройство управления вторичным электропитанием предназначено для загрузки программно-математического обеспечения первой и второй электронно-вычислительных машин, вторая электронно-вычислительная машина предназначена для самотестирования информации и инициализации подключенных к ней первой электронно-вычислительной машины и второго устройства сопряжения с последующим отображением результатов тестирования на экранах отображения графической информации первой электронно-вычислительной машины, тестовой информации второй электронно-вычислительной машины и устройства отображения цифровой информации для обеспечения перехода устройства обработки радиолокационных сигналов в рабочий режим;

в программируемую логическую интегральную схему устройства преобразования сигналов введен имитатор сигналов радиолокационной станции, вход которого соединен с выходом микроконтроллера, а выход - с входом формирователя выходных сигналов.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного устройства обработки радиолокационных сигналов, отсутствуют. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

На фиг.1 показана функциональная схема предложенного устройства обработки радиолокационных сигналов; на фиг.2 - функциональная схема связи компараторов с измерителями параметров импульсов и измерителями периода повторения импульсов.

Устройство обработки радиолокационных сигналов содержит соединенные последовательным каналом связи устройство А преобразования сигналов и устройство Б обработки информации (Фиг.1). Устройство А преобразования сигналов включает в себя коммутатор 1, связанный двумя C₁ и С₂ каналами односторонней связи с системой единого времени и каналом P₁ двусторонней связи с внешним источником сигналов и соединенный последовательными каналами связи с одной стороны с блоком управления 2, а с другой - с блоком 3 контроля работы коммутатора 1, а также приемник 4 параметрических сигналов, приемник 5 логических сигналов, формирователь 6 выходных сигналов, микроконтроллер 7, первое устройство сопряжения 8, тактовый генератор 9, таймер 10 реального времени и программируемую логическую интегральную схему В, состоящую из устройства 11 контроля параметров системы единого времени, измерителя 12 углов и измерителя 13 дальности объекта, блок 14 привязки измерений к системе единого времени и формирователь 15 фаз трехфазного переменного напряжения, в которой односторонними каналами связи вход приемника 5 логических сигналов соединен с выходом дискретной информации коммутатора 1, входы приемника 4 параметрических сигналов - с соответствующими выходами аналоговых сигналов коммутатора 1, а выходы - с соответствующими входами устройства 11 контроля параметров системы единого времени, измерителя 12 углов и измерителя 13 дальности объекта. Приемник 4 параметрических сигналов включает в себя N компараторов 16. Измеритель 12 углов включает в себя с первого по (К-1)-й измеритель 17 параметров импульсов. Измеритель 13 дальности объекта включает в себя К-й измеритель 17 параметров импульсов и первый измеритель 18 периода повторения импульсов. Устройство 11 контроля параметров системы единого времени включает в себя со второго по М-й измеритель 18 периода повторения импульсов (Фиг.2). Выход каждого компаратора 16 с первого по N-й соединен с входом соответствующего с первого по К-1 измерителя 17 параметров импульсов в измерителе 12 углов, К-го измерителя 17 параметров импульсов и первого измерителя 18 периода повторения импульсов в измерителе 13 дальности объекта и со второго по М-й измеритель 18 периода повторения импульсов в устройстве 11 контроля параметров системы единого времени, а выходы с первого по К-й измерителей 17 параметров импульсов и выходы с первого по М-й измерителей 18 периода повторения импульсов которых соединены с соответствующими входами первого устройства сопряжения 8. Выходы измерителя 12 углов и измерителя 13 дальности объекта соединены с соответствующими входами блока 14 привязки измерений к системе единого времени. Выходы соответствующих частот тактового генератора 9 соединены каналом последовательной связи с соответствующими входами тактовых сигналов измерителей 17 параметров импульсов и измерителей 18 периода повторения импульсов измерителя 12 углов, измерителя 13 дальности объекта и блока 14 привязки измерений к системе единого времени, выходы которых соединены соответствующими каналами двусторонней связи с первым устройством сопряжения 8, вход последнего соединен односторонним каналом связи с выходом устройства 11 контроля параметров системы единого времени, а выход - каналом двусторонней связи с входом микроконтроллера 7, входы последнего соединены с выходами приемника 5 логических сигналов и блока 3 контроля работы коммутатора 1, а выходы - каналами обратной связи с входами блока 2 управления коммутатором 1 и формирователя 15 фаз трехфазного переменного напряжения, выходы последнего соединены с входами измерителя 12 углов и формирователя 6 выходных сигналов, выход которого соединен с входом коммутатора 1. В устройство Б обработки информации введены первая электронно-вычислительная машина 19 с клавиатурой и устройством отображения графической информации, устройство 20 отображения цифровой информации, устройство 21 управления вторичным электропитанием, соединенные каналами двусторонней связи с микроконтроллером 7 устройства А преобразования радиолокационных сигналов, контроллер 22 аппаратно-программного комплекса, который включает вторую электронно-вычислительную машину с клавиатурой и устройством отображения текстовой информации, соединенную с первой электронно-вычислительной машиной 19 каналом двусторонней связи, и второе устройство сопряжения 23. Контроллер 22 соединен, с одной стороны, с первым устройством 8 сопряжения каналом двусторонней связи и таймером 10 реального времени, а с другой, с каналом внешней связи посредством второго устройства сопряжения 23. В программируемую логическую интегральную схему В устройства А преобразования сигналов введен имитатор 24 сигналов радиолокационной станции, вход которого соединен с выходом микроконтроллера 7, а выход - с входом формирователя 6 выходных сигналов.

Устройство обработки радиолокационных сигналов работает следующим образом.

После включения питания с помощью устройства 21 управления вторичным электропитанием выполняется загрузка программно-математического обеспечения электронно-вычислительной машины 19 и электронно-вычислительной машины контроллера 22 аппаратно-программного комплекса, которые производят загрузку данных в измерители 17 параметров импульсов с первого по К-й измерителя 12 углов и измерителя 13 дальности объекта и измерители 18 периода повторения импульсов с первого по М-й измерителя 13 дальности объекта и устройства 11 контроля параметров системы единого времени, тактовый генератор 9 и таймер 10 реального времени через устройство сопряжения 8 в программируемой логической интегральной схеме В. Электронно-вычислительная машина контроллера 22 производит самотестирование и инициализацию подключенных к ней электронно-вычислительной машины 19 и устройства сопряжения 23. После проведения тестирования и инициализации результаты тестирования отображаются на экранах отображения графической информации электронно-вычислительной машины 19 и текстовой информации электронно-вычислительной машины контроллера 22 и устройства 20 отображения цифровой информации и устройство обработки радиолокационных сигналов переходят в рабочий режим.

По каналу P₁ в коммутатор 1 устройства А преобразования сигналов поступают сигналы измерения дальности, сигналы измерения углов и сигналы сверки времени, а по каналам C₁ и С₂ системы единого времени через формирователь 6 выходных сигналов поступают сигналы секундных, минутных и пятиминутных меток времени и логический сигнал с частотой 100 кГц. Коммутатор 1 может выбрать для работы любой из каналов системы единого времени, а также подключить к приемнику 4 параметрических сигналов либо сигналы от внешнего источника, например РЛС, либо сигналы от собственного имитатора 24 сигналов РЛС. Необходимые переключения коммутатора 1 осуществляются блоком управления 2, который получает соответствующие команды от микроконтроллера 7, входящего в программируемую логическую интегральную схему В устройства А преобразования сигналов. Контроль работы коммутатора 1 осуществляется блоком 3 контроля работы коммутатора 1. Из устройства А через коммутатор 1 в канал P₁ поступают напряжения питания сельсинов. Питание сельсинов, отслеживающих положение антенны РЛС, осуществляется трехфазным переменным напряжением с программируемым сдвигом фаз, которое вырабатывается в формирователе 15 фаз трехфазного переменного напряжения и усиливается формирователем 6 выходных сигналов. Кроме того, формирователь 6 выходных сигналов осуществляет усиление сигналов имитации запросного и ответного импульсов и сигналов имитации азимута и угла места, поступающих от имитатора 24. Формирователь 15 фаз трехфазного переменного напряжения работает под управлением микроконтроллера 7, который задает сдвиг фаз переменного напряжения питания сельсинов, а также выбирает необходимую амплитуду в зависимости от типа используемых сельсинов. Радиолокационные сигналы и сигналы измерения углов из канала P₁ через коммутатор 1 поступают в компараторы 16 приемника 4 параметрических сигналов, где они проходят предварительную обработку, а затем поступают в измерители 17 параметров импульсов и в измерители 18 периода повторения импульсов измерителя 12 углов, измерителя 13 дальности объекта и устройство 11 контроля параметров системы единого времени. С помощью блока 14 привязки измерений к системе единого времени с точностью до 1 мс фиксируются моменты измерения каждого из параметров. Полученные результаты через первое устройство сопряжения 8 поступают в микроконтроллер 7, осуществляют их форматирование, необходимое накопление информации и передачу ее в устройство Б обработки информации. Сигналы выбранного канала C₁ или С₂ системы единого времени из коммутатора 1 через компараторы 16 приемника 4 параметрических сигналов и измерители 18 периода повторения импульсов измерителя 13 дальности поступают в блок 14 привязки измерений к системе единого времени. Кроме того, сигналы системы единого времени после приемника 4 параметрических сигналов поступают в устройство 11 контроля параметров системы единого времени, которое обнаруживает ошибки типа «недопустимое увеличение периода», возникающие при «пропадании» импульса, и «недопустимое уменьшение периода» каждого из сигналов системы единого времени, возникающие при появлении помех на соответствующей линии системы единого времени. Из коммутатора 1 в приемник 5 логических сигналов поступает информация по углам и дальности объекта. Оператор определяет наличие этих сигналов и передает команду на микроконтроллер 7. Своевременное обнаружение таких ошибок позволяет устройству в целом избежать неправильной привязки измерений ко времени и автоматически переключиться на другой канал системы единого времени. Таймер 10 реального времени используется совместно с блоком 14 привязки измерений к системе единого времени. Он синхронизируется с сигналами системы единого времени при помощи специальной процедуры корректировки часов. Устройство 20 отображения цифровой информации индицирует по выбору оператора точное время, привязанное к системе единого времени, или информацию о состоянии коммутатора 1. Первая электронно-вычислительная машина 19 с клавиатурой и устройством отображения графической информации через контроллер 22 аппаратно-программного комплекса и устройство сопряжения 8 принимает информацию от микроконтроллера 7 и ведет ее первичную цифровую обработку, кодирование и передачу во вторую электронно-вычислительную машину контроллера 22 аппаратно-программного комплекса, который через устройство сопряжения 23 передает информацию в каналы удаленной внешней связи, поддерживая необходимые протоколы обмена.

1. Устройство обработки радиолокационных сигналов, содержащее соединенные последовательным каналом связи устройство преобразования сигналов и устройство обработки информации, при этом устройство преобразования сигналов включает в себя первое устройство сопряжения и тактовый генератор, а устройство обработки информации включает в себя первую электронно-вычислительную машину, предназначенную для первичной цифровой обработки поступающей информации и ее кодирования, с клавиатурой и устройством отображения графической информации, и второе устройство сопряжения, отличающееся тем, что в устройство преобразования сигналов введены коммутатор, связанный двумя каналами односторонней связи с системой единого времени и каналом двухсторонней связи с внешним источником сигналов радиолокационной станции, и соединенный последовательными каналами связи, с одной стороны, с блоком управления коммутатором, а с другой, с блоком контроля работы коммутатора, приемник параметрических сигналов, включающий в себя N компараторов, приемник логических сигналов, формирователь выходных сигналов, микроконтроллер, предназначенный для выработки управляющих команд и передачи результатов измерений в устройство обработки информации, таймер реального времени и программируемая логическая интегральная схема, состоящая из устройства контроля параметров системы единого времени, включающего в себя измерители периода повторения импульсов, состоящая также из измерителя углов, включающего в себя измерители параметров импульсов, и измерителя дальности объекта, включающего в себя измеритель параметров импульсов и измеритель периода повторения импульсов, состоящая также из блока привязки измерений к системе единого времени и формирователя фаз трехфазного переменного напряжения, при этом односторонними каналами связи вход приемника логических сигналов соединен с выходом дискретной информации коммутатора, входы приемника параметрических сигналов с соответствующими выходами аналоговых сигналов коммутатора, выходы N компараторов приемника параметрических сигналов соединены с соответствующими входами измерителей периода повторения импульсов устройства контроля параметров системы единого времени, измерителей параметров импульсов измерителя углов и измерителей параметров импульсов и периода повторения импульсов измерителя дальности объекта, выходы измерителей параметров импульсов измерителя углов и измерителей параметров импульсов и периода повторения импульсов измерителя дальности объекта соединены с соответствующими входами блока привязки измерений к системе единого времени, кроме того, измеритель углов, измеритель дальности объекта и блок привязки измерений к системе единого времени соединены соответствующими каналами двухсторонней связи с первым устройством сопряжения, вход которого соединен односторонним каналом связи с выходами измерителей периода повторения импульсов устройства контроля параметров системы единого времени, выход первого устройства сопряжения каналом двухсторонней связи соединен с входом указанного микроконтроллера, входы которого соединены с выходами приемника логических сигналов и блока контроля работы коммутатора, а выходы - каналами обратной связи соединены с входами блока управления коммутатором и формирователя фаз трехфазного переменного напряжения, выходы последнего соединены с входами измерителя углов и формирователя выходных сигналов, выход которого соединен с входом коммутатора, кроме того, выходы соответствующих частот тактового генератора соединены с соответствующими входами тактовых сигналов измерителей параметров импульсов измерителя углов и измерителя параметров импульсов измерителя дальности, а в устройство обработки информации введены устройство отображения цифровой информации, устройство управления вторичным электропитанием, соединенные каналами двухсторонней связи с указанным микроконтроллером устройства преобразования радиолокационных сигналов, и контроллер аппаратно-программного комплекса устройства обработки радиолокационных сигналов, который включает вторую электронно-вычислительную машину с клавиатурой и устройством отображения текстовой информации, соединенную с первой электронно-вычислительной машиной каналом двухсторонней связи, при этом контроллер аппаратно-программного комплекса соединен, с одной стороны, с первым устройством сопряжения каналом двухсторонней связи и таймером реального времени, а с другой, с каналом внешней связи посредством второго устройства сопряжения, при этом устройство управления вторичным электропитанием предназначено для загрузки программно-математического обеспечения первой и второй электронно-вычислительных машин, вторая электронно-вычислительная машина предназначена для самотестирования информации и инициализации подключенных к ней первой электронно-вычислительной машины и второго устройства сопряжения с последующим отображением результатов тестирования на экранах отображения графической информации первой электронно-вычислительной машины, тестовой информации второй электронно-вычислительной машины и устройства отображения цифровой информации для обеспечения перехода устройства обработки радиолокационных сигналов в рабочий режим.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в программируемую логическую интегральную схему устройства преобразования сигналов введен имитатор сигналов радиолокационной станции, вход которого соединен с выходом микроконтроллера, а выход с входом формирователя выходных сигналов.