КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ СИСТЕМ ВТОРИЧНОЙ РАДИОЛОКАЦИИ

Полезная модель относится к средствам контроля параметров вторичных систем управления движением воздушных судов.
В наземных системах наблюдения за воздушным движением широко применяются системы вторичной радиолокации (ВРЛ). Подобная система вторичной радиолокации состоит из двух основных частей: наземной станции и станции на борту летательного аппарата (ЛА). Наземная станция включает запросчик/приемник с радиостанцией (радиолокатор) с вращающейся антенной. Скорость вращения определяет частоту обновления информации. Станция, находящаяся на борту ЛА включает бортовой приемоответчик, который отвечает на запросы наземной станции. По принятым ответам наземная станция определяет координаты ЛА (наклонная дальность и азимут). Приемоответчики режима А/С передают код опознавания (режим А) и код барометрической высоты (режим С). Приемоответчики с оборудованием Mk ХА (военный радиолокационный стандарт) передают коды режимов 1 и 2 (режимы 1 и 2 регулирует стандарт STANAG, НАТО). Приемоответчик режима S передает отформатированные сообщения о местоположении ЛА (широте, долготе, высоте), курсе ЛА, и характеристиках движения. Приемники, работающие в режиме автоматического зависимого наблюдения (АЗН), принимают сквиттеры, излучаемые ЛА (пример ВРЛ - патенты RU 2122218, US 3883870 А).
Для настройки, регулировки и контроля функционирования ВРЛ применяются контрольные ответчики. Контрольный ответчик в общем виде представляет собой устройство, в состав которого входят: антенна, приемное устройство, дешифратор, шифратор, передающее устройство. Контрольный ответчик принимает запросы, генерируемые ВРЛ, обрабатывает их и генерирует ответы с заданными заранее параметрами (бортовой номер, высота и т.д.). Так как координаты размещения антенны контрольного ответчика известны заранее, ВРЛ, приняв и расшифровав ответный сигнал от контрольного ответчика, формирует контрольную метку. Сравнивая измеренные координаты данной метки (азимут и дальность) с известными заранее эталонными можно судить о работоспособности ВРЛ и погрешностях измерения параметров ЛА.
Известен, например, контрольный радиолокационный ответчик (полезная модель RU 87541 U1), который включает антенну, преселектор, смеситель и усилитель промежуточной частоты (УПЧ), детектор и видеоусилитель (ВУ), местный гетеродин, декодер, передатчик, модулятор, кодер, причем выход антенны подключен к первому входу преселектора, выход преселектора подключен к входу смесителя и УПЧ, к другому входу которого подключен местный гетеродин, а к выходу - вход детектора и ВУ, выход детектора и ВУ подключен к входу декодера, выход декодера подключен к входу кодера, выход кодера подключен к входу модулятора, выход модулятора подключен к входу передатчика, выход которого подключен к второму входу преселектора, при этом он дополнительно содержит линию задержки, подключенную параллельно линии связи, соединяющей выход детектора и ВУ и вход декодера, причем линия задержки выполнена регулируемой.
Данный контрольный ответчик для систем вторичной радиолокации, включающий антенну, приемное устройство, дешифратор, шифратор, передающее устройство, выбран в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является ограниченный набор выполняемых функций.
Задачей настоящей полезной модели является расширение функциональности контрольного ответчика для более полного контроля параметров и диагностики ВРЛ за счет регистрации и визуализации всех сигналов, излучаемых ВРЛ.
Указанная задача решается за счет того, что в состав контрольно-измерительного комплекса для систем вторичной радиолокации, включающий антенну, приемное устройство, дешифратор, шифратор, передающее устройство, согласно полезной модели, включен блок обработки всех сигналов для измерения и контроля параметров системы вторичной радиолокации.
Контрольно-измерительный комплекс для систем вторичной радиолокации может быть снабжен аппаратурой отображения информации, соединенной с устройством запоминания отсчетов приемника.
Контрольно-измерительный комплекс для систем вторичной радиолокации, может быть снабжен аппаратурой документирования, соединенной с устройством запоминания отсчетов приемника.
Контрольно-измерительный комплекс для систем вторичной радиолокации может быть снабжен модемом, соединенным с блоком обработки, для передачи данных удаленному пользователю.
Таким образом, заявляемая полезная модель предусматривает снабжение существующего контрольного радиолокационного ответчика блоком обработки, в функции которого входит обработка, отображение и документирование данных.
Блок обработки включает в себя устройство запоминания отсчетов сигнала (далее - запоминающее устройство), устройство управления запоминающим устройством, хранилище данных, адаптер отображения и дисплей.
В результате незначительного усложнения конструкции контрольного радиолокационного ответчика за счет введения блока обработки всех сигналов для измерения и контроля параметров системы вторичной радиолокации, а также введения блока отображения и/или регистрации и/или хранения, и/или передачи информации обеспечивается возможность контроля за параметрами ВРЛ (диаграмма направленности по каналам запроса и подавления, мощность сигналов в каналах запроса и подавления, темп сканирования, частота запросов, кодовые интервалы запроса, длительность запросных импульсов, разрешающая способность по дальности), то есть достижение технического результата - расширение функциональности устройства.
Полезная модель позволяет осуществлять настройку, регулировку и контроль параметров вторичного радиолокатора (ВРЛ) путем генерирования ответов на запросы ВРЛ в любых режимах работы. Полезная модель также позволяет осуществлять отображение принятой от ВРЛ информации и измерять параметры ВРЛ, а именно: диаграмму направленности по каналам запроса и подавления; мощность сигнала в каналах запроса и подавления; темп сканирования; частоту запросов; кодовые интервалы запроса; длительность запросных импульсов; разрешающую способность по дальности. Оборудование включает в себя приемо-передающий блок, выполняющий функции генерации и передачи ответных сигналов, блок обработки, выполняющий функции анализа и отображения информации, аппаратуру документирования, модем, выполняющий функции передачи данных удаленному пользователю.
Проведенные патентные исследования показали, что в уровне техники не известно средство того же назначения, что и заявляемая полезная модель, которому присущи все приведенные в независимом пункте формулы полезной модели существенные признаки, включая характеристику назначения. Следовательно, полезная модель соответствует условию патентоспособности "новизна".
Подобные контрольно-измерительные комплексы могут быть использованы в современных системах обеспечения безопасности полетов, следовательно, полезная модель обладает промышленной применимостью.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется схемами, где на фиг. 1 представлена структурная схема контрольно-измерительного комплекса, а на фиг. 2 - структурная схема блока обработки.
В состав контрольно-измерительного комплекса входят следующие устройства: антенна 1, частотно-разделительное устройство (ЧРУ) 2, передатчик частоты 1090 МГц 3, приемник частоты 1030 МГц 4, шифратор 5, дешифратор 6, блок обработки 7, а также органы управления 8, панель индикации 9 и модем 10.
Для выполнения функций измерения параметров (диаграммы направленности по каналам запроса и подавления; мощности сигнала в каналах запроса и подавления; темпа сканирования; частоты запросов; кодовых интервалов запроса; длительности запросных импульсов; разрешающей способности по дальности) в контрольном ответчике используется блок обработки 7, на вход которого поступает сигнал с выхода приемника 4 и сигнал с выхода дешифратора 6, используемый для стробирования сигнала с выхода приемника 4. Структурная схема блока обработки 7 представлена на фиг. 2.
Устройство управления запоминающим устройством 11 контролируется пользователем при помощи клавиатуры 12 (органы управления), ее задачей является задание режима работы запоминающего устройства 13, а также перемещение маркеров на экране устройства отображения 15, что позволяет наблюдать временные интервалы между отдельными отсчетами. Запоминающее устройство запоминает все отсчеты сигналов с выхода приемника за время, как минимум, одного периода обзора ВРЛ. В состав запоминающего устройства входит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), в котором содержатся цифровые отсчеты принятого сигнала. Данные с запоминающего устройства поступают в адаптер отображения 14, который преобразует данные для устройства отображения (дисплей) 15, а также документируются в аппаратуре документирования 16.
Измерение диаграммы направленности достигается при помощи последовательного запоминания оцифрованных отсчетов принятого запросного сигнала ВРЛ за период вращения антенны, стробирования принятого сигнала сигналом с выхода дешифратора 6 и отображения данных отчетов на дисплей 15.
Мощность принятого сигнала вычисляется из амплитуды принятого сигнала, определяемой с помощью ручной установки маркера на дисплее 15, с учетом известного расстояния между антенной ВРЛ и антенной 1 контрольно-измерительного комплекса, а также известном коэффициенте усиления антенны 1, затуханий в кабеле, приемнике. Соотношение между мощностью на выходе антенны ВРЛ и на входе антенны 1 контрольно-измерительного комплекса выражается формулой (1):
пр
изл
где Р - мощность на входе антенны контрольно-измерительного комплекса, P - мощность на выходе антенны ВРЛ, R - расстояние между антенной ВРЛ и антенной контрольно-измерительного комплекса.
Темп сканирования определяется вручную путем измерения расстояния между максимумами диаграммы направленности при помощи маркеров, устанавливаемых на дисплее 15 вручную.
Частота запросов, кодовые интервалы и длительность запросных импульсов также определяются вручную путем измерения соответствующих временных интервалов в отсчетах принятого сигнала.
Разрешающая способность по дальности может быть определена следующим образом. На запрос ВРЛ следует ответ с определенным бортовым номером ЛА, а затем с задержкой выдается ответ с другим бортовым номером ЛА. Величина задержки определяет разность расстояний от антенны ВРЛ до каждого из ЛА. Чем меньше задержка, при которой ВРЛ формирует две отметки от разных ЛА с различными номерами, тем выше разрешающая способность ВРЛ по дальности.
Также в контрольно-измерительном комплексе реализована функция передачи данных с помощью модема 10, соединенного с аппаратурой документирования 10, по проводной или беспроводной линии связи для отображения информации о ВРЛ на рабочем месте персонала, эксплуатирующего ВРЛ.
Оборудование контрольно-измерительного комплекса, кроме антенны 1 и устройства отображения 15 конструктивно помещается в секции стандарта CompactPCI 3U.
Пример конкретного выполнения.
Аппаратура контрольно-измерительного комплекса расположена в помещении (кроме антенны) в ближней зоне ВРЛ (до 10 км). Контрольно-измерительный комплекс не только принимает запросы от ВРЛ и отвечает на них, но и обрабатывает данные в блоке обработки 7. Устройство отображения 15 отображает любую возможную информацию во временном масштабе и в масштабе амплитуды по выбору пользователя. Аппаратура документирования 16 осуществляет документирование принятой информации. Модем 10 осуществляет передачу данных на расстояние.
Заявляемое устройство может работать с любыми ВРЛ в любых режимах.