УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ НА ЭКРАНЕ ИНДИКАТОРА
APPARATUS FOR SIMULATING SPATIAL POSITION OF TARGETS ON SCREEN

Изобретение относится и устройствам для обучения операторов и позволяет имитировать пространственное положение целей и помех на экране индикатора, а также обучать операторов активных РЛС практическим навыкам работы в условиях сложной радиотехнической обстановки.
Известно, что активные РЛС действуют в различных помеховых ситуациях. По своему происхождению помехи, воздействующие на активные РЛС, делятся на организованные и неорганизованные. Первые создаются специальной аппаратурой. Вторые возникают вследствие отражения электромагнитной энергии от местных предметов, облаков, дождевых капель и других природных образований, а также вследствие воздействия грозы, радиоизлучения Солнца и космического пространства, промышленных установок, нагретых участков земной поверхности и т.д.
Если помехи создаются за счет собственного излучения, они называются активными. Помехи, возникающие вследствие отражения электромагнитной энергии от естественных или искусственно созданных образований, являются пассивными.
Дальность действия любой РЛС зависит от уровня шума на входе ее приемника. На этой зависимости основан хорошо разработанный способ радиопротиводействия активным РЛС - применение непрерывных шумовых помех.
Непрерывная шумовая помеха является грозным оружием подавления активных РЛС и представляет собой высокочастотный сигнал, очень похожий на собственные шумы приемника. Такая помеха имеет обычно довольно широкий спектр частот.
Пассивные помехи в зависимости от причины их возникновения можно подразделить на неумышленные и умышленные. Первые возникают вследствие отражения радиоволн от земной поверхности, различных объектов, дождя, снега и тумана, из-за неоднородностей ионосферы и т.д. Вторые можно создавать несколькими способами:
- изменять свойства среды распространения так, чтобы она становилась либо неоднородной, либо неизотропной, либо поглощающей энергию радиоволн;
- изменять отражающие свойства цели нанесением на нее поглощающих покрытий, изменением ее формы или использованием плазменных слоев;
- применять уголковые отражатели или линзы Люнеберга, которые создают ложные цели.
Для создания пассивных помех активным РЛС наиболее широко применяют полуволновые вибраторы /диполи/, длина которых примерно равна половине длины волны подавляемых станций. Кроме дипольных отражателей применяют металлические ленты.
С учетом значимости, в дальнейшем будут рассматриваться только непрерывная шумовая помеха, пассивная помеха, созданная дипольными отражателями, ложные цели. Данные помехи необходимо имитировать при имитации работы активной РЛС, когда отметки целей отображаются на экране индикатора станции.
Имитация радиолокационных сигналов целей может осуществляться на несущей, промежуточной или низкой частоте /видеочастоте/. Наиболее широкое применение в тренажерах и имитаторах, построенных на базе ЭВМ, получила имитация сигналов целей на видеочастоте. При имитации радиолокационных сигналов целей необходимо учитывать ряд их характерных параметров и изменение этих параметров в зависимости от координат цели, характера ее маневрирования и физических свойств цели.
В рассматриваемом устройстве применена имитация радиолокационных сигналов на видеочастоте.
При подготовке операторов активных РЛС большое значение придается приобретению ими практических навыков работы в сложной помеховой обстановке, что является характерным для условий функционирования активных РЛС.
В случае воздействия непрерывной шумовой помехи для улучшения помехозащищенности активной РЛС оператор выполняет действия, направленные на расширение полосы пропускания приемника, уменьшение длительности рабочего сигнала и увеличение импульсной мощности станции (М.П. Атражев и др. Борьба с радиоэлектронными средствами. - М.: Воениздат, 1972, с. 57).
Сужение полосы пропускания линейной части приемника может повысить помехозащищенность РЛС только в том случае, если оно не вызывает уменьшение импульсной мощности РЛС. Однако это приводит к увеличению средней мощности.
От воздействия пассивных помех были найдены принципы построения активных РЛС, устраняющие или в значительной степени ослабляющие их действие. Эти принципы основаны на том, что РЛС, как правило, предназначена для определения координат движущихся целей, движение же цели относительно РЛС влечет за собой различие в частотах отраженного и прямого сигналов, порождаемое доплеровским сдвигом частоты. Пассивные помехи обычно создаются за счет отражения энергии от неподвижных или малоподвижных объектов, вследствие чего частота отраженного сигнала мало или совсем не отличается от частоты прямого излучения. Это используется для разделения сигналов, отраженных от движущихся целей и от малоподвижных источников пассивных помех. С этой целью используют череспериодное вычитание принимаемых сигналов.
Для уменьшения воздействия ложных целей на активную РЛС применяют различные способы и методы анализа сигналов отраженных от целей и ложных целей, основная цель которых получить больше сведений об объектах наблюдения.
С учетом этого обучение операторов активных РЛС действиям в сложной помеховой обстановке дает возможность им в боевой работе выбирать наиболее целесообразные способы борьбы с помехами и тем самым повысить эффективность радиопротиводействия.
Известно устройства для имитации пространственного положения целей на экране индикатора, авторское свидетельство №417808, МКИ C09B 9/00, бюл. №8 от 28.02.1974 г. Данное устройство выбрано в качестве прототипа, так как наиболее близко по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому изобретению.
Устройство для имитации пространственного положения целей на экране индикатора /по авт. свид. №417808/ содержит индикатор, соединенный с блоком формирования развертки дальности, блоком имитации антенны и формирования развертки азимута и блоком согласования, подключенным к ЭВМ, связанной с первым, вторым выходами счетчика импульсов-меток дальности и выходом счетчика импульсов азимута, вход которого подключен одновременно к первому выходу счетчика импульсов-меток дальности и входу блока формирования развертки дальности, генератор импульсов-меток дальности, выход которого подключен к первому входу конъюктора, выход которого подключен к входу счетчика импульсов-меток дальности, а второй вход конъюнктора подключен к второму выходу блока имитация антенны и формирования развертки азимута.
Устройство для имитации пространственного положения целей на экране индикатора функционирует следующим образом. Блок имитации антенны и формирования развертки азимута формирует развертку азимута на индикаторе и в момент прохождения начала отсчета азимута /″направление на север″/ открывает конъюнктор, к первому входу которого подключен высокостабильный генератор. Через конъюктор импульсы-метки дальности поступают в n-разрядный счетчик импульсов-меток дальности, который кроме их отсчета формирует импульсы запуска развертки дальности, частота следования которых в n раз меньше частоты следования импульсов-меток дальности. Таким образом, каждый период развертки дальности всегда содержит одинаковое число импульсов-меток дальности.
Импульсы запуска развертки дальности, снимаемые с первого выхода счетчика импульсов-меток дальности, поступают как на вход блока формирования развертки дальности, так и на вход счетчика импульсов азимута, который путем счета числа поступающих импульсов запуска развертки дальности в каждый момент времени фиксирует угловое положение луча радиально-круговой развертки по азимуту. После полного оборота луча радиально-круговой развертки на 360° счетчик импульсов азимута сбрасывается и вновь начинается подсчет импульсов, поступающих на его вход.
Текущие координаты дальности и азимута траекторий движений целей заранее рассчитываются ЭВМ и хранятся в ее оперативной памяти. При этом в процессе работы схемы каждый импульс запуска развертки дальности, поступая через систему прерывания в устройство управления ЭВМ, переводит ее на подпрограмму спроса содержимого счетчика импульсов азимута и сравнения его показаний с ближайшим текущим значением азимута цели, хранимым в оперативной памяти ЭВМ.
Если показания счетчика импульсов азимута не соответствуют ближайшему текущему значению азимута цели, то ЭВМ возвращается на основную программу, не связанную с имитацией отметок целей. В противном случае она переходит на вторую подпрограмму непрерывного опроса содержимого счетчика импульсов-меток дальности и сравнения его показаний с ближайшим текущим значением дальности цели, находящейся на зафиксированном азимуте.
Как только текущее значение дальности цели будет точно соответствовать показанию счетчика импульсов-меток дальности, ЭВМ выдает на блок согласования сигнал ″Включить на развертке дальности индикатора первый импульс цели″. Поскольку число принятых радиолокационной станцией импульсов в пачке является случайной величиной и зависит от скорости вращения и ширины диаграммы направленности антенны, то конкретное значение ширины пачки устанавливается программой работы ЭВМ в соответствии с имитацией конкретной тактической обстановки. Для имитации очередных, следующих за первым /K-1/ импульсов цели на смежных линиях развертки дальности ЭВМ еще /K-1/ раз выдает сигнал о включении на развертке дальности импульса цели в момент равенства текущих значений дальности и показаний счетчика импульсов-меток дальности.
Недостаток устройства для имитации пространственного положения целей на экране индикатора /по авт. свид. №417808/ заключается в том, что отсутствует возможность отработки операторами активных РЛС практических навыков работы в сложной помеховой обстановке, являющейся характерной для условий функционирования активных РЛС.
Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно расширение функциональных возможностей устройства для имитации пространственного положения целей на экране индикатора путем обеспечения отработки операторами активных РЛС практических навыков защиты от помех.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для имитации пространственного положения целей на экране индикатора по авт. свид. №417808 дополнительно введены последовательно соединенные блок задания помехи и бланков, дешифратор, блок формирования помехи и блок элементов ″И″, а также блок триггеров, при этом второй выход блока задания помехи и бланков подключен одновременно к второму входу блока формирования помехи и первому входу блока триггеров, второй, третий выходы дешифратора подключены соответственно к третьему, четвертому входам блока формирования помехи и второму, третьему входам блока элементов ″И″, четвертый вход которого подключен к первому выходу дешифратора, четвертый, пятый и шестой выходы дешифратора подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам блока триггеров, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к пятому, шестому и седьмому входам блока элементов ″И″, первый, второй выходы счетчика импульсов-меток дальности подключены соответственно к пятому и шестому входам блока формирования помехи, первый выход блока имитации антенны и формирования развертки азимута подключен к седьмому входу блока формирования помехи, второй, третий и четвертый входы блока согласования подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам блока элементов ″И″.
Такое построение устройства для имитаций пространственного положения целей на экране индикатора приводит к расширению его функциональных возможностей за счет формирования сигналов с заданными параметрами, обеспечивающих имитацию: на экране индикатора на видеочастоте, помимо отметок целей, засвеченных шумовыми помехами секторов, соизмеримых с шириной основного и первых боковых лепестков диаграммы направленности антенны активной РЛС; хаотически разбросанных по экрану отметок ложных целей, затрудняющих или абсолютно исключающих наблюдение за целями в определенном пространстве; выбора /включение/ средств защиты от воздействия помех различного вида, способствующих улучшению наблюдения за отметками целей на экране индикатора в сложной помеховой обстановке.
При этом формирование сигналов, обеспечивающих имитацию помех и воздействия выбранных средств защиты от помех, возможно только при совместной работе всех дополнительно введенных блоков и их связях с другими блоками устройства.
Авторам не известны устройства для имитации пространственного положения целей на экране индикатора, имеющие свойства, совпадающие со свойствами предлагаемого устройства. Поэтому предложенное устройство для имитации пространственного положения целей на экране индикатора по сравнению с известными устройствами такого же назначения обладает существенными отличиями.
На чертеже фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для имитации пространственного положения целей на экране индикатора.
На чертеже фиг. 2 представлена блок-схема блока формирования развертки дальности.
На чертеже фиг. 3 представлена блок-схема счетчика импульсов-меток дальности.
На чертеже фиг. 4 представлена блок-схема блока задания помехи и бланков.
На чертеже фиг. 5 представлена блок-схема блока формирования помехи.
На чертеже 6 представлена блок-схема блока элементов ″И″.
На чертеже 7 представлена блок-схема блока триггеров.
На чертеже 8 представлена блок-схема ЭВМ.
1
1
Предлагаемое устройство для имитации пространственного положения целей на экране индикатора /фиг. 1/ состоит из последовательно соединенных ЭВМ /1/, блока согласования /2/ и индикатора /3/, генератора импульсов-меток дальности /4/, элемента ″И″ /5/ и счетчика импульсов-меток дальности /6/, а также из блока имитации антенны и развертки азимута /7/, блока формирования развертки дальности /8/ и счетчика импульсов азимута /9/, включает последовательно соединенные блок задания помехи и бланков /10/, дешифратор /11/, блок формирования помехи /12/ и блок элементов ″И″ /13/, а также блок триггеров /14/, при этом второй, третий и четвертый входы индикатора /1/ подключены соответственно к первому выходу блока имитации антенны информирования развертки азимута /7/ и первому, второму выходам блока формирования развертки дальности /8/, второй выход блока имитации антенны и формирования развертки азимута /7/ подключен к второму входу элемента ″И"″ /5/, первый и второй выходы счетчика импульсов-меток дальности /6/ подключены соответственно к первому и второму входам ЭВМ /1/, второй выход того же счетчика импульсов-меток дальности /6/ подключен одновременно к входам блока формирования развертки дальности /8/ и счетчика импульсов азимута /9/, выход которого подключен к третьему входу ЭВМ /1/, второй выход блока задания помехи и бланков /10/ подключен одновременно к второму входу блока формирования помехи /12/ и первому входу блока триггеров /14/, второй, третий выходы дешифратора /11/ подключены соответственно к третьему, четвертому входам блока формирования помехи /12/ и второму, третьему входам блока элементов ″И″ /13/, четвертый вход которого подключен к первому выходу дешифратора /11/, четвертый, пятый и шестой выходы дешифратора /11/ подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам блока триггеров /14/, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к пятому, шестому и седьмому входам блока элементов ″И″ /13/, первый, второй выходы счетчика импульсов-меток дальности /6/ подключены соответственно к пятому и шестому входам блока формирования помехи /12/, первый выход блока имитации антенны и формирования развертки азимута /7/ подключен к седьмому входу блока формирования помехи /12/, второй, третий и четвертый входы блока согласования /2/ подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам блока элементов ″И″ /13/.
Устройство для имитации пространственного положения целей на экране индикатора включает в себя следующие устройства.
Блок формирования развертки дальности /8/ предназначен для формирования радиально-круговой развертки на экране индикатора /3/. В состав блока формирования развертки дальности /8/ входят последовательно соединенные расширитель импульсов /15/, генератор пилообразного тока /16/ и усилитель пилообразного тока /17/, а также схема подсвета прямого хода /18/, при этом второй выход расширителя импульсов /15/ подключен к входу схемы подсвета прямого хода /18/, выход которой подключен к четвертому входу индикатора /3/ и является вторым выходом блока формирования развертки дальности /8/, первый выход которого является выходом усилителя пилообразного тока /17/ и подключен к третьему входу индикатора /3/, вход блока формирования развертки дальности /8/ является входом расширителя импульсов /15/ и подключен к второму выходу счетчика импульсов-меток дальности /6/. Блок-схема блока формирования развертки дальности /8/ приведена на чертежи фиг. 2.
Техническая реализация блока формирования развертки дальности /8/ достаточно подробно описана в специальной технической литературе. См. А.Н. Романов ″Тренажеры для подготовки операторов РЛС с помощью ЭВМ″, М., Воениздат, 1980 г., стр. 59-64.
Счетчик импульсов-меток дальности /6/ предназначен для счета импульсов-меток дальности и формирования импульсов запуска развертки дальности на экране индикатора /3/.
1
Счетчик импульсов-меток дальности /6/ /см. фиг. 3/ состоит из последовательно соединенных триггеров /19/, каждый из которых служит для представления одного разряда фиксируемого в счетчике числа. Выходы триггеров /19/ объединены в информационную шину и соединены с первым входом ЭВМ /1/. Входы первого триггера /19/ и распределителя сигналов /20/, входящего также в состав счетчика импульсов-меток дальности /6/, являются одновременно входом последнего и подключен к выходу элемента ″И″ /5/, а выход распределителя сигналов /20/ подключен к второму входу ЭВМ /1/ и входам блока формирования развертки дальности /8/ и счетчика импульсов азиата /9/.
Техническая реализация счетчика импульсов-меток дальности (6), состоящего из триггеров (19) и распределителя сигналов (20), не вызывает никаких затруднений. См. 1. Е.А. Дроздов и др. Электронные цифровые вычислительные машины. - М.: Воениздат, 1968, стр. 243-262, стр. 561-566. 2. Справочник по цифровой вычислительной технике. Под ред. Б.Н. Малиновского - К.: Техника. 1974, стр. 176-177.
Блок задания помехи и бланков (10) предназначен для формирования двоичных кодов заданного вида помехи и выбранного бланка для подавления помехи, а также управляющего сигнала начальной установки некоторых устройств в исходное состояние.
Блок-схема блока задания помехи и бланков (10) приведена на чертеже фиг. 4 и состоит из источника постоянного напряжения (21), семи кнопок Кн (22), семи формирователей одиночного импульса (23) и буферного регистра (24), при этом источник постоянного напряжения (21) подключен одновременно к первым клеммам кнопок Кн (22), а вторые клеммы семи кнопок Кн (22) подключены соответственно к входам семи формирователей одиночного импульса (23), выходы первых шести формирователей одиночного импульса (23) подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому входам буферного регистра (24), а выход седьмого формирователя одиночного импульса (23) подключен к первому и второму входам соответственно блока триггеров (14) и блока формирования помехи (12), в свою очередь выход буферного регистра (24) подключен к входу дешифратора (11).
Выход буферного регистра (24) и выход седьмого формирователя одиночного импульса (23) являются соответственно первым и вторым выходами блока задания помехи и бланков (10).
Техническая реализация блока задания помехи и бланков (10) не вызывает затруднений, так как составные его устройства достаточно полно описаны в технической литературе. См. 1. Е.А. Дроздов и др. Электронные цифровые вычислительные машины. - М.: Воениздат, 1968. 2. Справочник по цифровой вычислительной технике. Под ред. Б.Н. Малиновского. - К.: Техника, 1974.
Блок формирования помехи (12) предназначен для формирования напряжения подсвета экрана, которое поступает в индикатор (3) для отображения заданного вида помех.
1
2
4
5
1
6
2
7
8
9
3
1
7
1
2
3
4
9
5
6
7
8
8
2
Блок формирования помехи (12) включает в себя (см. фиг. 5 последовательно соединенные блок фиксации импульса ″Севера″ (25), триггер 1 (26), элемент ″И″ (27), счетчик импульсов (28), блок определения начала азимута помехи (29), триггер 2 (30), блок формирования напряжения помехи (31) и элемент ″И″ (32), элемент ″И″ (33) триггер 3 (34) и элемент ″И″ (35), регистр начала азимута активной помехи (36), элемент ″И″ (37) и элемент ″ИЛИ″ (38), регистр конца азимута активной помехи (39), элемент ″И″ (40) и блок определения конца азимута помехи (42), элемент ″ИЛИ″ (41), регистр начала азимута пассивной помехи (43) и элемент ″И″ (44), регистр конца азимута пассивной помехи (45) и элемент ″И″ (46), элемент ″И″ (47) и схему сравнения (48), а также регистр хранения координаты дальности (49), при этом вход блока фиксации импульса ″Севера″ (25) и первый вход элемента ″И″ (33) подключены одновременно к первому выходу блока имитации антенны и формирования развертки азимута (7), второй вход триггера 1 (26) подключен к второму выходу блоку задания помехи и бланков (10), вторые входы элемента ″И″ (27) и триггера 3 (34) подключены одновременно к второму выходу счетчика импульсов дальности (6), выход счетчика импульсов (28) подключен также к второму входу блока определения конца азимута помехи (42), второй вход триггера 2 (30) подключен к выходу блока определения конца азимута помехи (42), выход элемента ″И″ (44) подключен к второму входу элемента ″ИЛИ″ (38), выход которого в свою очередь подключен к второму входу блока определения начала азимута помехи (29), выход и второй вход элемента ″И″ (32) подключен соответственно к первому входу блока элементов ″И″ (13) и выходу триггера 3 (34), второй вход элемента ″И″ (33) подключен к выходу схемы сравнения (48), второй вход которой подключен к выходу элемента ″И″ (35), вход которого в свою очередь подключен к первому выходу счетчика импульсов-меток дальности (6), выход регистра хранения координаты дальности (49) подключен к первому входу элемента ″И″ (47), второй вход которого подключен к третьему выходу дешифратора (11), вторые входы элемента ″И″ (37) и элемента ″И″ (40) подключены одновременно к первому выходу дешифратора (11), вторые входы элемента ″И″ (44) и элемента ″И″ (46) подключены одновременно к второму выходу дешифратора (11), а выход элемента ″И″ (46) подключен к второму входу элемента ″ИЛИ″ (41).
5
6
7
8
9
4
1
3
2
Вторые входы элемента ″И″ (37) и элемента ″И″ (40) являются одновременно первым входом, второй вход триггера 1 (26) - вторым входом, вторые входы элемента ″И″ (44) и элемента ″И″ (46) одновременно третьим входом, второй вход элемента ″И″ (47) - четвертым входом, вход элемента ″И″ (35) - пятым входом, вторые входы элемента ″И″ (27) и триггера 3 (34) - шестым входом, вход блока фиксации импульса ″Севера″ (25) и первый вход элемента ″И″ (33) - одновременно седьмым входом блока формирования помехи (12), а выход элемента ″И″ (32) - выходом блока формирования помехи (12).
Техническая реализация блока формирования помехи (12) не вызывает затруднений, так как его составные устройства и элементы получили самое широкое распространение в дискретной и аналоговой технике См. 1. Ю.Г. Чугаев и др. Электронные цифровые вычислительные машины. - М.: Воениздат, 1962. 2. Е.А. Дроздов и др. Электронные цифровые вычислительные машины. - М.: Воениздат, 1968. 3. Справочник по цифровой вычислительной технике. Под ред. Б.Н. Малиновского. - К.: Техника, 1974.
Блок элементов ″И″ (13) предназначен для блокирования напряжения подсвета экрана, соответствующего данному виду помеховых сигналов.
Блок-схема блока элементов ″И″ (13) приведена на чертеже фиг. 6 и включает в себя первые три элемента ″И″ (50), соединенные последовательно с вторыми тремя элементами ″И″ (51), при этом вторые входы трех элементов ″И″ (51) подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам блока триггеров (14), первые входы трех первых элементов ″И″ (50) подключены соответственно к первому, второму, третьему выходам дешифратора (11), а вторые входы элементов ″И″ (50), в свою очередь подключены к выходу блока формирования помехи (12), выходы трех вторых элементов ″И″ (51) подключены к второму, третьему и четвертому входам блока согласования (2).
Вторые входы трех первых элементов ″И″ (50) являются одновременно первым входом, а первые входы тех же трех элементов ″И″ (50) являются соответственно вторым, третьим и четвертым входами, вторые входы трех вторых элементов ″И″ (51) являются соответственно пятым, шестым и седьмым входами блока элементов ″И″ (13), а выходы трех вторых элементов ″И″ (51) являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока элементов ″И″ (13).
Элементы ″И″ реализуют переключательную функцию конъюнкции и представляют собой многополюсник с двумя входами и одним выходом. Технические характеристики элементов ″И″ приведены в специальной литературе. См. 1. Справочник по цифровой вычислительной технике. Под ред. Б.Н. Малиновского. - К.: Техника, 1974, стр. 96-108. 2. Е.А. Дроздов и др. Электронные цифровые вычислительные машины. - М.: Воениздат, 1968 г.
Блок триггер (14) предназначен для выполнения функции управления и состоит из трех триггеров (52). Блок-схема блока триггеров (14) приведена на чертеже фиг. 7.
Первые входы триггеров (52) подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому выходам дешифратора (11) и являются вторым, третьим и четвертым входами блока триггеров (14). Вторые входы триггеров (52) подключены одновременно к второму выходу блока задания помехи и бланков (10) и являются первым входом блока триггеров (14). Выходы триггеров (52) подключен соответственно к пятому, шестому и седьмому входам блока элементов ″И″ (13) и являются первым, вторым и третьим выходами блока триггеров (14).
Техническая реализация триггера не представляет трудностей и достаточно полно описана в специальной технической литературе. См. 1. Е.А. Дроздов и др. Электронные цифровые вычислительные машины - М.: Воениздат, 1968. 2. Справочник по цифровой вычислительной технике Под ред. Б.Н. Малиновского - К.: Техника, 1974.
Электронная вычислительная машина (1) предназначена для выполнения в определенной последовательности арифметических и логических операций. ЭВМ (1) представляет собой комплекс электронных и электромеханических устройств, автоматически действующих по заданной программе.
В устройстве для имитации пространственного положения целей на экране индикатора может быть использована любая ЭВМ, обладающая соответствующим быстродействием и объемом памяти. В качестве примера ЭВМ (1) рассматривается ЕС-1035. Блок-схема ЭВМ (1) приведена на чертеже фиг. 8.
В состав аппаратуры ЭВМ (1) входят процессор ЕС-2030 (53), селекторный канал СК1 (54), селекторный канал СК2 (55), селекторный канал СК3 (56), мультиплексный канал МК (57), устройство управления НМД ЕС-5551 (58), НМД ЕС-5056 (59), устройство управления НМЛ ЕС-5517 (60), НМЛ ЕС-5017 (61), интерфейс ввода-вывода (62), устройство УВУ (63), коммутирующее устройство (64), пишущая машинка с блоком управления ЕС-7070 (65), АЦПУ ЕС-7032 (66), устройство вывода на перфокарты ЕС-7012 (67) и устройство ввода с перфокарт ЕС-6012 (68).
Первый, второй, третий входы ЭВМ (1), являющиеся первым, вторым и третьим входами коммутирующего устройства (64), подключены соответственно к первому, второму выходам счетчика импульсов-меток дальности (6) и выходу счетчика импульсов азимута (9), а выход ЭВМ (1), являющийся одновременно выходом коммутирующего устройства (64), подключен к первому входу блока согласования (2). См. В.И. Грубов и др. Устройства электронной вычислительной техники. - К.: Вища школа, 1980.
Блок согласования (2) предназначен для согласования нескольких видов аналоговой информации (в виде напряжений подсвета), поступающей в модулятор индикатора (3).
Блок согласования (2) выполнен по известной схеме смесителя имеющего n входов и один выход. Техническая реализация смесителя не представляет трудностей. См. 1. М. Сколник. Введение в технику радиолокационных систем. - М.: Мир, 1965. 2. А.Н. Романов. Тренажеры для подготовки операторов РЛС с помощью ЭВМ. - М.: Воениздат, 1980.
Индикатор (3) кругового обзора предназначен для имитации радиально-круговой развертки ДН антенны активной РЛС и индикации меток от целей, а также помех. Основу индикатора (3) составляет электронно-лучевая трубка с отклоняющими и фокусирующей катушками.
Первый, второй, третий и четвертый входы индикатора (3) кругового обзора подключены соответственно к выходу блока согласования (2), первому выходу блока имитации антенны и формирования развертки азимута (7) и первому, второму выходам блока формирования развертки дальности (8).
Техническая реализация индикатора (3) кругового обзора достаточно полно освещена в специальной литературе. См. А.Н. Романов. Тренажеры для подготовки операторов РЛС с помощью ЭВМ. - М.: Воениздат 1980, стр. 59-64.
Генератор импульсов-меток дальности (4) предназначен для генерирования заданной последовательности импульсов и построен на общих принципах, используемых в дискретной технике. Для получения импульсных сигналов в вполне определенные моменты времени, используют блокинг-генераторы или ждущие мультивибраторы.
Техническая реализация генератора импульсов-меток дальности (4) не представляет трудностей: См. 1. Ю.Г. Чугаев и др. Электронные цифровые вычислительные машины. - М.: Воениздат, 1962. 2. Е.А. Дроздов и др. Электронные цифровые вычислительные машины. - М.: Воениздат, 1968.
1
Элемент ″И″ (5) реализует переключательную функцию конъюнкции и представляет собой многополюсник с двумя входами и одним выходом. Технические характеристики элемента ″И″ приведены в специальной технической литературе. См. 1. Справочник по цифровой вычислительной технике. Под ред. Б.Н. Малиновского - К.: Техника, 1974, стр. 96-108. 2. E.А. Дроздов и др. Электронные цифровые вычислительные машины. - М.: Воениздат, 1968.
Счетчик импульсов азимута (9) предназначен для выполнения счета в прямом направлении. Счетчик импульсов азимута (9) состоит из последовательно соединенных триггеров, каждый из которых служит для представления одного разряда фиксируемого в счетчике числа.
Выход счетчика импульсов азимута (9) подключен к третьему входу ЭВМ (1), а вход - подключен к второму выходу счетчика импульсов-меток дальности (6).
Техническая реализация счетчика подробно описана в специальной литературе. См. 1. Е.А. Дроздов и др. Электронные цифровые вычислительные машины. - М.: Воениздат, 1968, стр. 243-262. 2. Справочник по цифровой вычислительной технике. Под ред. Б.Н. Малиновского. - К.: Техника, 1974, стр. 176-177.
Рассмотрим функционирование устройства для имитации пространственного положения целей на экране индикатора, представленного на чертеже фиг. 1, в который введены дополнительно все предлагаемые устройства и связи.
1
1
В процессе функционирования блок имитации антенны и формирования развертки азимута (7) формирует развертку азимута на индикаторе (3) и в момент происхождения начала отсчета азимута (″направление на север″) открывает элемент ″И″ (5), к первому входу которого подключен высокостабильный генератор импульсов-меток дальности (4). Через элемент ″И″ (5) импульсы-метки дальности поступают в n-разрядный счетчик импульсов-меток дальности (6), который состоит из n последовательно соединенных триггеров (19) и распределителя сигналов (20). С помощью триггеров (19) осуществляется счет импульсов-меток дальности, а распределитель сигналов (20) формирует импульсы запуска развертки дальности, частота следования которых в n раз меньше частоты следования импульсов-меток дальности. Импульсы запуска развертки дальности с второго выхода счетчика импульсов-меток дальности (6) поступают на вход блока формирования развертки дальности (8), а число импульсов-меток дальности с первого выхода того же счетчика импульсов-меток дальности (6) поступает на первый вход ЭВМ (1). Таким образом, каждый период развертку дальности всегда содержит одинаковое число импульсов-меток дальности.
Импульсы запуска развертки дальности, снимаемые со второго выхода счетчика импульсов-меток дальности (6), поступают в процессе работы также на вход счетчика импульсов азимута (9), который представляет собой традиционный двоичный счетчик и путем счета числа поступающих импульсов запуска развертки дальности в каждый момент времени фиксирует угловое положение луча радиально-круговой развертки по азимуту. После полного оборота луча радиально-круговой развертки на 360° счетчик импульсов азимута сбрасывается и вновь начинает подсчет импульсов, поступающих на его вход.
Имитация меток от целей на экране индикатора (3) кругового обзора осуществляется следующим образом. Текущие координаты дальности и азимута траекторий движения целей заранее рассчитываются ЭВМ (1) и хранятся в ее оперативной памяти. При этом в процессе работы устройства для имитации пространственного положения целей на экране индикатора по авт. свид. №417808 каждый импульс запуска развертки дальности, поступая через коммутирующее устройство (64) в устройство УВУ (63), переводит ЭВМ (1) на подпрограмму опроса содержимого счетчика импульсов азимута (9) и сравнения его показаний с ближайшим текущим значением азимута цели, хранимым в оперативной памяти ЭВМ (1).
Если показания счетчика импульсов азимута (9) не соответствуют ближайшему текущему значению азимута цели, то ЭВМ (1) возвращается на основную программу, не связанную с имитацией отметок целей. В противном случае она переходит на вторую подпрограмму непрерывного опроса содержимого счетчика импульсов-меток дальности (6) и сравнения его показаний с ближайшим текущим значением дальности цели, находящейся на зафиксированном азимуте.
Как только текущее значение дальности цели будет точно соответствовать показанию счетчика импульсов-меток дальности (6), ЭВМ (1) выдает с выхода на первый вход блока согласования (2) сигнал ″ВКЛЮЧИТЬ НА РАЗВЕРТКЕ ДАЛЬНОСТИ ИНДИКАТОРА ПЕРВЫЙ ИМПУЛЬС ЦЕЛИ″. Конкретное значение ширины пачки импульсов цели устанавливается программой работы ЭВМ (1) в соответствии с имитацией конкретной тактической обстановки. Для имитации очередных, следующих за первым (K-1) импульсов цели на смежных линиях развертки дальности ЭВМ (1) еще (K-1) раз выдает сигнал о включении на развертке дальности импульса цели в момент равенства текущих значений дальности и показаний счетчика импульсов-меток дальности (6).
Создание на экране индикатора (3) кругового обзора модели воздушной обстановки, характеризующейся наличием непрерывной шумовой помехи (активной), пассивной помехи (созданной диполями) и ложных целей, осуществляется с помощью блока задания помехи и бланков (10), дешифратора (11), блока формирования помехи (12), блока элементов ″И″ (13) и блока триггеров (14) следующим образом.
Перед операцией задания определенного вида помехи инструктор нажимает в блоке задания помехи и бланков (10) кнопку Кн7 (22) и тем самым устанавливает триггер 1 (26), входящий в блок формирования помехи (22) и три триггера (52), входящие в состав блока триггеров (14), в исходное состояние. Далее инструктор нажатием кнопки Кн1 (22) при отжатых кнопках Кн2 (22) и Кн3 (22) задает непрерывную шумовую помеху, при этом с помощью формирователей одиночного импульса (23) и буферного регистра (24) формируется двоичный позиционный код. Двоичный код непрерывной шумовой помехи с выхода буферного регистра (24) поступает на вход дешифратора (11). Для формирования двоичного кода пассивной помехи, созданной облаком диполей, инструктору необходимо нажать кнопку Кн2 (22) при отжатых кнопках Кн1 (22) и Кн3 (22), а для формирования двоичного кода ложной цели инструктору необходимо нажать одновременно кнопки Кн2 (22) и Кн3 (22) при отжатой кнопке Кн1 (22).
5
6
5
6
5
6
1
2
Дешифратор (11) дешифрует двоичный код заданной помехи и в зависимости от вида помехи формирует управляющий сигнал, который соответственно с первого, второго и третьего выходов дешифратора (11) поступает на первый, третий или четвертый входы блока формирования помехи (12). Если задана непрерывная шумовая помеха, то управляющий сигнал с первого выхода блока формирования помехи (12) поступает одновременно на вторые входы элементов ″И″ (37) и ″И″ (40), а на первые входы элементов ″И″ (37) и ″И″ (40) поступают соответственно двоичные коды начала и конца азимута непрерывной шумовой помехи (постановщика), хранимые в регистре начала азимута активной помехи (36) и регистре конца азимута активной помехи (39). Управляющий сигнал открывает элементы ″И″ (37) и ″И″ (40), через которые на первые входы элементов ″ИЛИ″ (38) и ″ИЛИ″ (41) и далее на входы блока определения начала азимута помехи (29), блока определения конца азимута помехи (42) поступают двоичные коды начала и конца азимута непрерывной шумовой помехи. Блоки (29) и (42) определения начала и конца азимута помехи сравнивают текущие значения азимута, фиксируемые счетчиком импульсов (28), с координатами азимута непрерывной шумовой помехи, хранимыми в регистрах (36) и (39) начала и конца азимута активной помехи.
1
1
Текущие значения азимута фиксируются следующим образом. С приходом импульса ″Север″, наличие которого определяется блоком фиксации импульса ″Севера″ (25) при поступлении на его вход соответствующей информации с первого выхода блока имитации антенны и формирования развертки азимута (7), триггер 1 (26) открывает элемент ″И″ (27), а счетчик импульсов (28) путем подсчета поступающих на его вход через элемент ″И″ (27) импульсов начала развертки дальности, присутствующих на втором выходе счетчика импульсов-меток дальности (6), начинает фиксировать текущие значения азимута.
2
1
1
4
4
4
Как только текущее значение азимута счетчика импульсов (28) будет равно значению азимута, хранимому в регистре начала азимута активной помехи (36), блок определения начала азимута помехи (29) вырабатывает импульс, который устанавливает триггер 2 (30) в единичное состояние. Высокий потенциал с единичного выхода триггера 2 (30) включает блок формирования напряжения помехи (31), вырабатывающий напряжение подсвета развертки дальности. Напряжение подсвета через аналоговый элемент ″И″ (32), управляющий вход которого соединен с триггером 3 (33), поступает на первый вход блока элементов ″И″ (13) и тем самым на вторые входы первых трех элементов ″И″ (50), которые открываются управляющим сигналом с соответствующих выходов дешифратора (11). В случае задания непрерывной шумовой помехи с первого выхода дешифратора (11) на первый вход элемента ″И″ (50) поступает управляющий сигнал, открывающий элемент ″И″ (50) для прохождения через него напряжения подсвета на первый вход элемента ″И″ (51), который в свою очередь управляется блоком триггеров (14), играющим роль бланкирующего устройства. Если бланк (запрет) для подавления непрерывной шумовой помехи не введен обучаемым оператором активной РЛС, то с первого выхода блока триггеров (14), который является выходом триггера 1 (52), на второй вход элемента ″И″ (51) поступает высокий потенциал и открывает элемент ″И″ (51).
4
Напряжение подсвета развертки дальности, соответствующее непрерывной шумовой помехе, с выхода элемента ″И″ (51) поступает на второй вход блока согласования (2) и затем на модулятор электронно-лучевой трубки индикатора (3) кругового обзора. В результате этого экран индикатора (3), начиная с начального азимута помехи, будет полностью засвечен в пределах начала и конца азимута непрерывной шумовой помехи. Выключение помехи с экрана индикатора производится импульсом, вырабатываемым блоком определения конца азимута помехи (42) в момент равенства текущего значения азимута счетчика импульсов (28) значению азимута, хранимому в регистре конца азимута активной помехи (39). Выработанный блоком определения конца азимута помехи (42) импульс, поступая на второй вход триггера 2 (30), возвращает его в исходное состояние и тем самым включает блок формирования напряжения помехи /31/.
В процессе обучения оператора активной РЛС практической работе в условиях помеховой обстановки, последний обязан принять решение о подавлении непрерывной шумовой помехи, для чего ему необходимо нажать кнопку Кн4 /22/ в блоке задания помеха и бланков /10/. При нажатии кнопки Кн4 /22/ уменьшается эффективность непрерывной шумовой помехи или вообще исключается их воздействие с помощью различных методов обработки сигналов излучения, принятых приемным устройством станции, либо с помощью применения СВЧ-автокомпенсаторов с квадратурными весовыми модулями и т.д.
Бланкирование /подавление/ непрерывной шумовой помехи в устройстве для имитации пространственного положения целей на экране индикатора осуществляется следующим образом.
4
4
Оператор активной РЛС, проходящий курс обучения, принимает решение с подавлений непрерывной шумовой помехи и нажимает кнопку Кн4 /22/ в блоке задания помехи и бланков /10/. В последнем формируется двоичный код введенного бланка, который с первого выхода блока задания помехи и бланков /10/ поступает на вход дешифратора /11/. Дешифратор /11/ дешифрирует двоичный код введенного бланка и в случае бланка по непрерывной шумовой помехе с четвертого выхода дешифратора /11/ на второй вход блока триггеров /14/, и тем самым на первый вход триггера 1 /52/ поступает управляющий сигнал, который переводит триггер 1 /52/ в такое состояние, когда с его выхода на второй вход элемента ″И″ /51/ будет поступать низкий потенциал. Элемент ″И″ /51/ закрывается и прекращается поступление напряжения непрерывной шумовой помехи на второй вход блока согласования /2/ и дальше на модулятор электронно-лучевой трубки индикатора /3/ кругового обзора. Засветка экрана индикатора /3/ в пределах начала и конца азимута непрерывной шумовой помехи прекращается, отметки от имитируемых целей становятся достаточно различимыми визуально. Следует отметить, что засвеченный непрерывной шумовой помехой сектор на экране индикатора /3/ шире основного лепестка диаграммы направленности антенны РЛС, поскольку помехи принимаются также и первыми боковыми лепестками.
7
8
7
8
7
8
2
Имитация пассивных помех, созданных облаком диполей, осуществляется по схеме, аналогичной имитации непрерывной шумовой помехи. Различие лишь в том, что засветка сектора на экране индикатора /3/ кругового обзора будет намного шире, чем при воздействии непрерывных шумовых помех. Для этого задаются соответствующие значения координат азимута. При имитаций пассивных помех используются регистры /43/ и /45/ начала и конца азимута пассивной помехи, которые подключены к новым входам элементов ″И″ /44/ и ″И″ /46/. Вторые входы элементов ″И″ /44/ и ″И″ /46/ являются управляющими и подключены к второму выходу дешифратора /11/. Коды начала и конца азимута пассивной помехи, хранимые в регистрах /43/ и /45/ начала и конца азимута пассивной помехи, через элементы ″И″ /44/ и ″И″ /46/ поступают на вторые входы элементов ″ИЛИ″ /38/ и ″ИЛИ″ /41/, а дальше на входы блоков /29/ и /42/ определения начала и конца азимута помехи. Далее процесс имитация пассивных помех происходит аналогично имитаций непрерывных шумовых помех.
5
Бланкирование /подавление/ пассивных помех осуществляется обучаемым оператором активной РЛС путем нажатия кнопки Кн5 /22/ в блоке задания помехи и бланков /10/, при этом схема прохождения сигнала бланкирования к второму входу элемента ″И″ /51/ в блоке элементов ″И″ /13/, в результате чего происходит выключение пассивной помехи и прекращается ее засветка на экране индикатора /3/ кругового обзора.
9
9
9
4
4
3
Для имитации ложных целей необходимо помимо начального и конечного значений азимута ложных целей, хранимых в регистрах /43/ и /45/ начала и конца азимута пассивной помехи, задавать значение координаты дальности ложной цели, которое хранится в регистре хранения координаты дальности /49/. Выход регистра хранения координаты дальности /49/ подключен к первому входу элемента ″И″ /47/, второй вход которого подключен к третьему выходу дешифратора /11/. На второй вход элемента ″И″ /47/ с дешифратора /11/ поступает управляющий сигнал в случае задания ложных целей. Он открывает элемент ″И″ /47/ и через него на первый вход схемы сравнения /48/ поступает значение координаты дальности ложной цели. К второму входу схемы сравнения /48/ через элемент ″И″ /35/ с первого выхода счетчика импульсов-меток дальности /6/ поступает текущее значение дальности, при этом управляющий вход элемента ″И″ /35/ подключен к выходу триггера 3 /34/. В свою очередь первый и второй входы триггера 3 /34/ подключены соответственно к выходу элемента ″И″ /33/ и второму выходу счетчика импульсов-меток дальности /6/.
2
4
3
4
2
В момент начала развертки дальности триггер 3 /34/ открывает элементы ″И″ /32/ и ″И″ /35/. В результате этого напряжение подсвета развертки дальности, поступающее с выхода блока формирования напряжения помехи /31/, начнет засвечивать экран индикатора /3/ кругового обзора. Однако, как только текущее значение дальности станет равным дальности ложной цели, на выходе схемы сравнения /48/ появляется импульс, который через элемент ″И″ /33/ поступает на первый вход триггера 3 /34/ и возвращает его в исходное состояние, не дожидаясь конца развертки дальности. Последнее приводит к тому, что элементы ″И″ /35/ и ″И″ /32/ разрывают соответствующие цепи и формирование ложной цели на этой развертке дальности заканчивается.
Таким образом, устройство для имитации пространственного положения целей на экране индикатора позволяет расширить его функциональные возможности путем обеспечения выбора средств борьбы с помехами при имитации и отображении на экране индикатора активной РЛС помимо отметок от целей непрерывной шумовой помехи, пассивной помехи и ложных целей. При этом появляется возможность отработки операторами активных РЛС практических навыков защиты от воздействия наиболее распространенных помех в активной радиолокации.
Функционирование предлагаемого устройства для имитации пространственного положения целей на экране индикатора проверено на макете.
Предлагаемое устройство по сравнению с известным устройством для имитации пространственного положения целей на экране индикатора /авт. свид. №417808/ обладает тем существенным отличием, что позволяет расширить функциональные возможности устройства путем обеспечения отработки операторами активных РЛС практических навыков защиты от помех /воздействия/. При этом повышается степень выучки операторов активных РЛС в условиях имитации радиотехнической обстановки и отображения ее на экране индикатора кругового обзора активной станции. Все это достигается благодаря дополнительно введенным устройствам, блокам и их связям. Введенные дополнительно устройства и блоки технически просто реализуются с помощью элементной базы дискретной и аналоговой техники.
Устройство для имитации пространственного положения целей на экране индикатора будет использовано в учебных центрах ВМФ, предназначенных для подготовки операторов боевой эксплуатации активных РЛС. При применении в процессе обучения операторов активных РЛС предлагаемого устройства ожидается повышение эффективности тренажа операторов, которым предстоит действовать в сложной помеховой обстановке.
Испытания макета устройства для имитации пространственного положения целей на экране индикатора подтвердили его высокую эффективность с точки зрения повышения степени выучки операторов активных РЛС при их боевой эксплуатации в сложной помеховой обстановке.