Контрольно-измерительная система радиомониторинга
CONTROL AND MEASURING SYSTEM OF RADIO MONITORING

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в контрольно-измерительных системах для анализа загрузки контролируемого диапазона частот, определения местоположения источников радиоизлучения (ИРИ), создающих помехи радиосвязи, измерения частотных и временных параметров радиосигналов, определения вида модуляции и манипуляции сигналов и используемого протокола их кодирования, а также напряженности электрического поля линейно-поляризованной волны.
Известна контрольно-измерительная система радиомониторинга (КИСР) ОВЧ- и УВЧ-диапазонов «Куница» (см. Пат. РФ №2340914, МПК G01S 5/04, опубл. 10.12.2008, бюл. №34). Устройство-аналог содержит центральный контрольно-измерительный комплекс, включающий центральный пункт управления с функциональным программным обеспечением, антенным устройством, коммутатором и контрольно-измерительным устройством, и не менее трех пространственно разнесенных стационарных постов радиоконтроля, обслуживаемых дистанционно через каналы связи центрального пункта управления, и N дополнительных пространственно разнесенных контрольно-измерительных комплексов, N=1, 2, …; каждый из которых содержит пункт управления и пространственно разнесенные стационарные посты радиоконтроля в количестве от 1 до М, обслуживаемые дистанционно через каналы связи центрального пункта управления или пунктов управления дополнительных контрольно-измерительных комплексов, в состав которых эти посты радиоконтроля входят; в состав каждого стационарного поста радиоконтроля входит антенное устройство, состоящее из двухлитерной пеленгаторной антенны, литеры которой размещены в два яруса, антенные элементы которых расположены по окружности, первый антенный коммутатор, информационные входы которого соединены с выходами антенных элементов обоих литеров пеленгаторной антенны, антенна связи, измерительная антенна и второй антенный коммутатор; и контрольно-измерительное устройство, предназначенное для приема и преобразования принимаемых сигналов, обработки полученной информации, запоминания результатов радиомониторинга и их передачу по каналам связи на центральный пункт управления или на ближайший пункт управления дополнительного контрольно-измерительного комплекса, при этом первый и второй информационные входы контрольно-измерительного устройства соединены с первым и вторым выходами первого антенного коммутатора соответственно, третий информационный вход соединен с выходом второго антенного коммутатора, четвертый информационный вход соединен с выходом антенны связи, пятый информационный вход соединен с выходом измерительной антенны, а первый и второй управляющие выходы соединены со входами управления первого и второго антенных коммутаторов соответственно.
Устройство-аналог обеспечивает радиомониторинг заданных ИРИ в пространственно удаленных зонах (определение местоположения ИРИ и технический анализ их сигналов) с использованием значительного числа необслуживаемых постов радиоконтроля, что существенно понижает затраты по его эксплуатации.
Однако аналогу присущи существенные недостатки, вытекающие из особенностей предложенной в нем структуры системы радиомониторинга:
использование ограниченного количества стационарных постов радиоконтроля предопределяют неизменность границ зон контроля и отсутствие реакции системы радиомониторинга на изменение оперативной (радиоэлектронной) остановки в результате пространственного смещения контролируемых ИРИ;
ограниченная доступность (в ряде случаев полное ее отсутствие) сигналов контролируемых ИРИ ОВЧ-УВЧ-диапазонов даже в пределах контролируемых зон;
невозможность уточнения результатов измерений (например, местоположения ИРИ) путем своевременного перемещения постов радиоконтроля в силу их стационарности;
отсутствие комплексного подхода к решению задач радиоконтроля, состоящего в совместном использовании результатов измерений в радио, видео, инфракрасном и др. диапазонах волн.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому устройству являются контрольно-измерительная система радиомониторинга (см. Пат. РФ №2459218, MIIKG01S 5/04, опубл. 20.08.2012, бюл. №23). Устройство-прототип содержит центральный контрольно-измерительный комплекс (ЦКИК), включающий центральный пункт управления (ЦПУ) с функциональным программным обеспечением, антенным устройством (АУ), контрольно-измерительным устройством (КИУ) и не менее трех пространственно разнесенных стационарных постов радиоконтроля (СПР) ОВЧ-УВЧ-диапазона, обслуживаемых дистанционно через каналы связи ЦПУ, и N пространственно-разнесенных контрольно-измерительных комплексов (КИК), n=1, 2, …, N, каждый из которых содержит пункт управления (ПУ) и пространственно разнесенные СПР ОВЧ-УВЧ-диапазона в количестве от одного до М, обслуживаемые дистанционно через каналы связи ЦПУ или ПУ КИК, в состав которых эти СПР входят; в состав каждого СПР ОВЧ-УВЧ-диапазона входит АУ, состоящее из двухлитерной пеленгационной антенны, литеры которой размещены в два яруса, антенные элементы (АЭ) которых расположены по окружности, первого антенного коммутатора (АК), информационные входы которого соединены с выходами АЭ обоих литеров пеленгационной антенны, антенны связи (АС), измерительной антенны (ИА) и второго АК; и КИУ, предназначенное для приема и преобразования принимаемых сигналов, обработки полученной информации, запоминания результатов радиомониторинга и передачи их по каналам связи на ЦПУ или на соответствующий ПУ КИК, первый и второй информационные выходы КИУ соединены с первым и вторым выходами первого АК соответственно, третий информационный вход соединен с выходом второго АК, четвертый информационный вход соединен с выходом АС, пятый информационный вход соединен с выходом измерительной антенны, а первый и второй управляющие выходы соединены со входами управления первого и второго АК соответственно; R мобильных обслуживаемых постов радиоконтроля, r=1, 2, …, R, и L необслуживаемых постов радиоконтроля на летно-подъемных средствах (ЛПС), l=1, 2, …, L, управляемых дистанционно по каналам связи с ЦПУ или ближайшего ПУ КИК, а в АУ каждого СПР ОВЧ-УВЧ-диапазона используют две антенны слухового контроля (АСК), выходы которых подключены ко входам второго АК, а третий управляющий выход КИУ подключен ко входу управления ИА.
Способ-прототип обеспечивает расширение зоны радиомониторинга и повышение его эффективности за счет использования мобильных постов радиоконтроля и постов радиоконтроля на летно-подъемных средствах.
Однако прототипу присущи недостатки, ограничивающие его применение. К ним относятся:
ограниченный диапазон контролируемых частот. В прототипе контролируют ОВЧ-УВЧ-диапазоны, а контроль за активно используемым ВЧ-диапазоном волн отсутствует;
ограничения касаются и контролируемого района. Предопределено, что последний должен находиться на суше, а морская зона из рассмотрения исключена;
отсутствует контроль качества линий спутниковой связи и поиск местоположения источников помех различной природы, цифровых радиорелейных линий связи, радиотехнических систем УВЧ-СВЧ-диапазонов.
Целью заявляемого технического решения является расширение зоны радиомониторинга за счет реализации технических возможностей контроля необходимого участка или участков морской зоны, расширение диапазона контролируемых частот с обеспечением контроля качества радиосвязи от очень низких частот (ОНЧ) до ВЧ-диапазона включительно, линий спутниковой и радиорелейной связи, радиотехнических систем УВЧ-СВЧ-диапазонов, гидроакустической связи в диапазоне ОНЧ и инфранизких частот (ИНЧ).
Поставленная цель достигается тем, что в известную контрольно-измерительную систему радиомониторинга, содержащую ЦКИК, включающий ЦПУ с функциональным программным обеспечением, АУ, КИУ и не менее трех пространственно разнесенных СПР ОВЧ-УВЧ-диапазона, обслуживаемых дистанционно через каналы связи ЦПУ, и N пространственно-разнесенных контрольно-измерительных комплексов, n=1, 2, …, N, каждый из которых содержит ПУ и пространственно разнесенные СПР ОВЧ-УВЧ-диапазона в количестве от одного до М, обслуживаемые дистанционно через каналы связи ЦПУ или ПУ КИК, в состав которых эти СПР входят; в состав каждого СПР ОВЧ-УВЧ-диапазона входит АУ, состоящее из двухлитерной пеленгационной антенны, литеры которой размещены в два яруса, АЭ которых расположены по окружности, первого АК, информационные входы которого соединены с выходами АЭ обоих литеров пеленгационной антенны, АС, ИА и второго АК; и КИУ, предназначенное для приема и преобразования принимаемых сигналов, обработки полученной информации, запоминания результатов радиомониторинга и передачи их по каналам связи на ЦПУ или на соответствующий ПУ КИК, первый и второй информационные входы КИУ соединены с первым и вторым выходами первого АК соответственно, третий информационный вход соединен с выходом второго АК, четвертый информационный вход соединен с выходом АС, пятый информационный вход соединен с выходом измерительной антенны, а первый и второй управляющие выходы соединены со входами управления первого и второго АК соответственно, а в АУ каждого СПР ОВЧ-УВЧ-диапазона используют две антенны слухового контроля, выходы которых подключены ко входам второго АК, а третий управляющий выход КИУ подключен ко входу управления ИА; R мобильных обслуживаемых постов радиоконтроля, r=1, 2, …, R, и L необслуживаемых постов радиоконтроля на летно-подъемных средствах, l=1, 2, …, L, управляемых дистанционно по каналам связи с ЦПУ или ближайшего ПУ КИК, дополнительно введены обслуживаемый N+1 КИК высокочастотного (ВЧ) мониторинга, включающий пост управления с функциональным программным обеспечением и S, s=2, 3, …, 5, СПР ВЧ-диапазона, один из которых размещают совместно с ПУ N+1-го КИК ВЧ-диапазона и ЦПУ, а позиции других СПР ВЧ-диапазона максимально совпадают с местоположением СПР ОВЧ-УВЧ-диапазона с максимально возможным взаимным удалением в пределах контролируемого района радиомониторинга, управляются дистанционно по каналам связи ПУ N+1 КИК; мобильный обслуживаемый пост контроля спутниковой связи, предназначенный для контроля качества спутниковой радиосвязи и определения местоположения источников преднамеренных и непреднамеренных помех, управляемый дистанционно с ЦПУ или ближайшего ПУ КИК; мобильный обслуживаемый пост контроля цифровых радиорелейных линий связи, управляемый дистанционно по каналам связи с ЦПУ или ближайшего ПУ КИК, предназначенный для приема, автоматического анализа параметров и демодуляции сигналов цифровых радиорелейных линий связи; мобильный обслуживаемый пост контроля сигналов радиотехнических систем УВЧ-СВЧ-диапазона, управляемый дистанционно по каналам связи ЦПУ или ближайшего ПУ КИК, предназначенный для приема и измерения параметров сигналов радиотехнических систем; N+2-й обслуживаемый КИК морского базирования (МБ), содержащий пост управления с функциональным программным обеспечением, пост контроля связи в подводной акватории, предназначенный для приема и измерения параметров сигналов подводных объектов в зоне контроля, пост контроля сигналов корабельных радиотехнических систем, предназначенный для приема и измерения параметров сигналов корабельных радиотехнических систем, и Р пространственно разнесенных корабельных постов радиоконтроля, р=1, 2, …, Р, обслуживаемых дистанционно через каналы связи ПУ N+2-го КИК, который связан с ЦПУ по каналам связи ЦПУ; стационарный пост связи в диапазоне особо низких (ОНЧ), низких (НЧ) и средних (СЧ) частот, предназначенный для приема, автоматического определения частотно-временных и пространственных параметров сигналов в диапазоне ОНЧ-НЧ-СЧ-ра-диоволн, управляемый дистанционно с ЦПУ.
При этом стационарный пост радиоконтроля ВЧ-диапазона содержит КИУ ВЧ-диапазона, АУ, в качестве которого используют пеленгаторную антенну ВЧ-диапазона, антенный коммутатор, информационные входы которого соединены с выходами антенных элементов пеленгаторной антенны, а первый, второй, третий и четвертый информационные выходы которого соединены с первым, вторым, третьим и четвертым информационными входами КИУ ВЧ-диапазона соответственно, управляющий выход которого соединен с управляющим входом АК, антенну связи, выход которой соединен с пятым входом КИУ ВЧ-диапазона, измерительную антенну, выход которой соединен с шестым входом КИУ ВЧ-диапазона.
Каждый корабельный пост радиоконтроля содержит антенное устройство, состоящее из двухлитерной пеленгаторной антенны ОВЧ-УВЧ-диапазона, АЭ в которых размещены по окружности с учетом архитектуры корабля; АК, информационные входы которого соединены с выходами АЭ обоих литеров пеленгаторной антенны; антенна связи и КИУ, первый и второй информационные входы которого соединены с первым и вторым выходами АК, третий вход соединен с выходом АС; антенна слухового контроля, выход которой соединен с четвертым входом КИУ, управляющий выход которого соединен со входом управления АК; последовательно соединенные АУ пространственной ориентации корабля и устройство навигации, выход которого соединен с пятым входом КИУ.
Так же пост контроля связи в подводной акватории содержит последовательно соединенные АУ в составе Т АЭ, где t=1, 2, …, Т, Т - количество используемых радиогидроакустических буев, Т радиомодемов, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих АЭ, Т дешифраторов, входы которых соеди- нены с выходами соответствующих радиомодемов, микроконтроллер, Т входов которого соединены с соответствующими выходами дешифраторов, а Т управляющих выходов соединены со вторыми входами соответствующих радиомодемов, а информационный выход микроконтроллера является выходом поста контроля связи в подводной акватории.
Кроме того, мобильный обслуживаемый пост контроля сигналов радиотехнических систем УВЧ-СВЧ-диапазона выполнен содержащим последовательно соединенные первое антенное устройство, двухканальный приемный модуль, двухканальное устройство цифровой обработки и КИУ, последовательно соединенные второе АУ, блок приема сигналов идентификации, блок обработки сигналов идентификации, выход которого соединен со вторым входом КИУ, автоматизированное рабочее место (АРМ), вход которого соединен с выходом КИУ.
Притом, мобильный обслуживаемый пост контроля спутниковой связи выполнен содержащим первую и вторую антенны, двенадцатиканальный приемный модуль, первый и второй входы которого соединены с выходами первой и второй антенны соответственно, КИУ, первый информационный вход которого соединен с выходом двенадцатиканального приемного модуля, последовательно соединенные третья антенна и модуль приема и коммутации, выход которого соединен со вторым информационным входом КИУ, выход которого соединен со входом АРМ.
Вместе с тем, мобильный обслуживаемый пост контроля цифровых радиорелейных линий связи содержит последовательно соединенные антенную систему, одноканальный приемный модель, модуль электропитания и управления и автоматизированное рабочее место.
Так же стационарный пост контроля связи в ОНЧ-НЧ-СЧ-диапазонах содержит последовательно соединенные восьмиэлементную антенну, восьмиканальный приемный модуль и КИУ, последовательно соединенные рамочную антенну и двухканальный приемный модуль, первый и второй выходы которого соединены с девятым и десятым входами КИУ соответственно, первый управляющий выход которого соединен со входом управления восьмиканального приемного модуля, второй управляющий выход соединен со входом управления двухканального приемного модуля, а третий управляющий выход соединен со входом управления рамочной антенны.
Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что вводятся новые элементы и связи, позволяет достичь цели изобретения: расширить зону радиомониторинга включая заданные участки морской зоны и диапазон контролируемых частот.
Заявляемая контрольно-измерительная система радиомониторинга поясняется чертежами, на которых:
на фиг. 1 - вариант пространственного размещения элементов контрольно-измерительной системы радиомониторинга;
на фиг. 2 - структурная схема стационарного поста радиоконтроля ОВЧ-УВЧ-диапазона;
на фиг. 3 - структурная схема автоматизированной системы управления (АСУ) контрольно-измерительной системы радиомониторинга;
на фиг. 4 - алгоритм функционирования АСУ контрольно-измерительной системы радиомониторинга;
на фиг. 5 - структурная схема стационарного поста радиоконтроля ВЧ-диапазона;
на фиг. 6 - алгоритмы функционирования АСУ К+1-го КИК КИСР;
на фиг. 7 - структурная схема мобильного поста радиоконтроля;
на фиг. 8 - структурная схема поста радиоконтроля на ЛПС;
на фиг. 9 - структурная схема К+2-го обслуживаемого контрольно-измерительного комплекса морского базирования;
на фиг. 10 - структурная схема поста контроля спутниковой связи;
на фиг. 11 - структурная схема контрольно-измерительного устройства стационарного поста радиоконтроля ОВЧ-УВЧ-диапазона;
на фиг. 12 - структурная схема контрольно-измерительного устройства стационарного поста радиоконтроля ВЧ-диапазона;
на фиг. 13 - приведены варианты реализации двухлитерной пеленгаторной антенны стационарного поста радиоконтроля ОВЧ-УВЧ-диапазона:
а) на мачте;
б) на башне;
на фиг. 14 - приведен вариант реализации пеленгаторной антенны ВЧ-диапазона стационарного поста радиоконтроля;
на фиг. 15 - иллюстрируются варианты реализации мобильного поста радиоконтроля:
а) на базе микроавтобуса;
б) на бронебазе;
на фиг. 16 - структурная схема контрольно-измерительного устройства мобильного поста радиоконтроля;
на фиг. 17 - вариант реализации пеленгаторной антенны ОВЧ-УВЧ-диапазона морского базирования;
на фиг. 18 - структурная схема контрольно-измерительного устройства поста радиоконтроля на ЛПС;
на фиг. 19 - структурная схема контрольно-измерительного устройства КИК морского базирования;
на фиг. 20 - структурная схема поста контроля цифровых радиорелейных линий связи на базе «КАПС-ЦРРЛС»;
на фиг. 21 - структурная схема поста контроля сигналов радиотехнических систем УВЧ-СВЧ-диапазонов;
на фиг. 22 - внешний вид мобильного обслуживаемого поста радиоконтроля на базе «КАПС-РТС»:
а) модуль приема и обработки сигналов радиотехнических систем (РТС) МПО-2-РТС и МП-2-РТС;
б) внутреннее содержимое МПО-2-РТС;
в) комплекс средств мониторинга систем идентификации КСМСИ ТРС (УИЕС.462614.004);
г) модуль электропитания и управления МЭПУ (УИЕС.436747.004-04);
д) обобщенная структурная схема изделия «КАПС-РТС»;
на фиг. 23 - внешний вид элементов СПР ВЧ-диапазона «КАПС-ВЧ»:
а) антенная система;
б) модуль приемный ВЧ и модуль электропитания и управления (МЭПУ);
в) автоматизированное рабочее место оператора (АРМ-О);
на фиг. 24 - структурная схема АСУ JV+2-го КИК МБ;
на фиг. 25 - алгоритм функционирования АСУ N+2-го КИК МБ;
на фиг. 26 - структурная схема поста контроля связи в подводной акватории;
на фиг. 27 - структурная схема радиогидроакустического буя;
на фиг. 28 - внешний вид:
а) поста контроля спутниковой связи «КАПС-СЛС»;
б) используемых антенн;
в) обобщенной структурной схемы изделия «КАПС-СЛС»;
на фиг. 29 - пост контроля ЦРРЛС:
а) внешний вид элементов поста контроля цифровых радиорелейных линий связи на базе «КАПС-ЦРРЛС» (переносной вариант);
б) обобщенная структурная схема поста контроля ЦРРЛС;
на фиг. 30 - структурная схема поста контроля связи в ОНЧ-НЧ-СЧ-диапазоне;
на фиг. 31 - внешний вид антенн поста контроля связи в ОНЧ-НЧ-СЧ-диапазоне:
а) на базе объемных вибраторов;
б) рамочной антенны.
Существующие КИСР предназначены для определения местоположения контролируемых ИРИ, соответствия используемых ими рабочих частот, видов сигнала, ширины спектра и т.д. заданным. Однако известные системы контроля (аналоги и прототипы) не обеспечивают реализацию названной функции от инфранизких частот 300 Гц - 15 кГц, используемых подводными аппаратами, до ВЧ-диапазона радиоволн включительно, отсутствует контроль о сигнально-помеховой обстановке на линиях радиорелейной и спутниковой связи, недоступен контроль излучений радиотехнических систем в УВЧ-СВЧ-диапазонах. Кроме того, в КИСР, развернутых в прибрежной зоне, отсутствует возможность осуществлять радиомониторинг в заданном районе морской зоны (надводный и подводный), включая гидроакустических волн.
Для решения названных проблем предлагается дополнительно в состав прототипа ввести К+1-й обслуживаемый КИК высокочастотного мониторинга, К+2-й обслуживаемый контрольно-измерительный комплекс морского базирования, мобильный обслуживаемый пост контроля спутниковой связи, мобильный обслуживаемый пост контроля цифровых радиорелейных линий связи, мобильный обслуживаемый пост контроля сигналов радиотехнических систем УВЧ-СВЧ-диапазонов и стационарный пост контроля связи в ОНЧ-НЧ-диапазонах. В результате достигается расширение контролируемого диапазона частот и общей зоны (земля-море) контроля с возможностью оперативного реагирования на изменения ее границ и электромагнитной доступности до всех контролируемых ИРИ.
Предлагаемая контрольно-измерительная система радиомониторинга содержит (см. фиг. 1 и 2) центральный контрольно-измерительный комплекс, включающий центральный пункт управления 1 с функциональным программным обеспечением, антенным устройством, коммутатором и контрольно-измерительным устройством, и не менее трех пространственно разнесенных стационарных постов радиоконтроля ОВЧ-УВЧ-диапазона 2, обслуживаемых дистанционно через каналы связи центрального пункта управления 1; N пространственно разнесенных контрольно-измерительных комплексов ОВЧ-УВЧ-диапазона, n=1, 2, …,N; каждый из которых содержит пункт управления 3 и пространственно разнесенные стационарные посты радиоконтроля ОВЧ-УВЧ-диапазона 2 в количестве от 1 до М, обслуживаемые дистанционно через каналы связи центрального пункта управления 1 или пунктов управления 3 контрольно-измерительных комплексов, в состав которых эти посты радиоконтроля входят; в состав каждого стационарного поста радиоконтроля ОВЧ-УВЧ-диапазона входит антенное устройство 7, состоящее из двухлитерной пеленгаторной антенны 8.1 и 8.2, литеры которой размещены в два яруса, антенные элементы которых расположены по окружности, первого антенного коммутатора 9, информационные входы которого соединены с выходами антенных элементов обоих литеров 8.1 и 8.2 пеленгаторной антенны, антенны связи 10, измерительной антенны 14 и второго антенного коммутатора 12; и контрольно-измерительное устройство 13, предназначенное для приема и преобразования принимаемых сигналов, обработки полученной информации, запоминания результатов радиомониторинга и их передачи по каналам связи на центральный пункт управления 1 или на ближайший пункт управления 3 контрольно-измерительного комплекса, первый и второй информационные входы контрольно-измерительного устройства 13 соединены с первым и вторым выходами первого антенного коммутатора 9 соответственно, третий информационный вход соединен с выходом второго антенного коммутатора 12, четвертый информационный вход соединен с выходом антенны связи 10, пятый вход соединен с выходом измерительной антенны 14, а первый и второй управляющие выходы соединены со входами управления первого 9 и второго 12 антенных коммутаторов соответственно; R мобильных, обслуживаемых постов радиоконтроля 4, r=1, 2, …, R; и L необслуживаемых постов радиоконтроля 5 на летно-подъемных средствах, l=1, 2, …, L; управляемых дистанционно через каналы связи центрального пункта управления 1 или ближайшего пункта управления 3 контрольно-измерительного комплекса, а в антенное устройство каждого стационарного поста радиоконтроля ОВЧ-УВЧ-диапазона 2 введено две антенны слухового контроля 11.1 и 11.2, выходы которых подключены ко входам второго антенного коммутатора 12, а третий управляющий выход контрольно-измерительного устройства 13 соединен со входом управления измерительной антенны 14, дополнительно введены обслуживаемый К+1-й КИК высокочастотного мониторинга, включающая пост управления 29 с функциональным программным обеспечением, и 5, s=2, 3, …, 5, СПР ВЧ-диапазона 30, один из которых размещают совместно с ПУ 29 N+1-го КИК и ЦПУ 1, а позиции других СПР ВЧ-диапазона 30 максимально взаимно удалены в рамках контролируемого района и при наличии условий совпадают с местоположением СПР ОВЧ-УВЧ-диапазона 2, управляются дистанционного по каналам связи ПУ К+1-го КИК 29; мобильный обслуживаемый пост контроля спутниковой связи 31; мобильный обслуживаемый пост контроля цифровых радиорелейных линий связи 32; мобильный обслуживаемый пост контроля радиотехнических систем УВЧ-СВЧ-диапазонов 33; управляемые дистанционно с ЦПУ 1 или ближайшего ПУ 3 КИК, N+2-й обслуживаемый КИК морского базирования 34, содержащий ПУ 88 с функциональным программным обеспечением, пост контроля связи в подводной акватории 94, пост контроля сигналов корабельных радиотехнических систем 138 и Р пространственно-разнесенных корабельных постов радиоконтроля 35, р=2, 3, …, Р, обслуживаемых дистанционно через каналы связи ПУ 88 N+2-го КИК МБ 34, связанного с ЦПУ 1 по каналам связи ЦПУ 1; стационарный пост контроля связи в ОНЧ-НЧ-СЧ-диапазоне 132.
Предлагаемая контрольно-измерительная система радиомониторинга содержит центральный и N идентичных между собой контрольно-измерительных комплексов ОВЧ-УВЧ-диапазона, в N+1-м обслуживаемом КИК ВЧ-диапазона содержится 5 идентичных СПР ВЧ-диапазона, в К+2-м обслуживаемом КИК МБ содержится Р идентичных корабельных СПР, R идентичных мобильных постов, L идентичных постов радиоконтроля на ЛПС и т.д. В связи с этим целесообразным является одновременное рассмотрение реализационных аспектов постов и их работу на примере одного из них, являющихся общими для их совокупности.
Каждый контрольно-измерительный комплекс ОВЧ-УВЧ-диапазона содержит пункт управления 1 (3) и несколько стационарных постов радиоконтроля ОВЧ-УВЧ-диапазона 2. Посты радиоконтроля 2 могут быть оснащены серийно выпускаемыми стационарными изделиями «КАПС-ОВЧ/УВЧ», «КАПС-ОПЭ-В», «Барс-МПИ2» различных модификаций. Структурная схема одного из вариантов комплекса приведена на фиг. 2, а на фиг. 11 - структурная схема контрольно-измерительного устройства 13. Изделие «Барс-МПИ2» прошло освидетельствование в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии (RU. С.35.002. А №38992) и зарегистрировано в Государственном реестре средств измерений под №43662-10 и допущено к применению в Российской Федерации. Изделие выпускается ООО «Специальный Технологический Центр» г. Санкт-Петербург. Стационарный комплекс «Барс-МПИ2» предназначен для анализа загрузки поддиапазонов частот, пеленгования источников радиоизлучений ОВЧ-СВЧ-диапазонов, измерений частотных и временных параметров радиосигналов, а также напряженности электрического поля линейно-поляризованной волны. Двухканальное цифровое радиоприемное устройство 45 (см. фиг. 11) в совокупности с блоками 8.1; 8,2 и 9 (см. фиг. 2) реализуют фазовый интерферометр в соответствии с Пат. РФ №2263327, МПК G01S 3/14, опубл. 27.10.2005, бюл. №30. Вариант реализации двухлитерной пеленгаторной антенны приведен на фиг. 13а, б. Инструментальная погрешность измерения направления на ИРИ в секторе 360° в диапазоне частот 25-18000 МГц составляет Г-5°.
Технический анализ осуществляется с помощью приемного тракта в составе одноканального радиоприемного устройства 52 и измерительной антенной 14. В качестве последней в полосе частот 30-1000 МГц использована комбинированная ло-гопериодическая антенна, прошедшая освидетельствование в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии (RU. С. 35.002. А №42330) и получившая наименование П6-11 (регистрационный №46561-11). Новизна антенны подтверждена Пат. РФ №2427946, МПК H01Q 11/10, опубл. 27.08.2011, бюл. №24. Серийно выпускается ООО «Специальный Технологический Центр» г. Санкт-Петербург. Дополнительно в измерительную антенну 14 включено поворотное устройство G-5500 с платой управления от ПЭВМ 51. В качестве радиоприемного устройство слухового контроля 49 используется полупрофессиональный приемник IC8500. Радиоприемники 45 и 52 разработаны и изготавливаются ООО «Специальный Технологический Центр» г. Санкт-Петербург. В диапазоне частот 1000-18000 МГц используется измерительная антенна П6-59.
При реализации стационарного поста радиоконтроля ОВЧ-УВЧ-диапазона 2 изделием «Барс-МПИ2» обеспечивается структурный доступ к цифровым системам связи (в том числе стандарт TETRA), сотовой связи второго (стандарты GSM, CDMA) и третьего (стандарт UMTS) поколений, беспроводному широкополосному радиодоступу (стандарты 802.11 и 802.16), радио (DAB) и телевизионного вещания (DB V-T).
Результаты измерений первичных пространственно-информационных параметров контролируемых ИРИ и технические параметры их сигналов по каналам связи передаются на центральный 1 или соответствующий 3 пункт управления.
В качестве следующего поколения оборудования стационарных постов радиоконтроля являются изделия «КАПС-ОВЧ-УВЧ», «КАПС-ОПЭ-В». Предназначены для автоматического обнаружения радиоизлучений в диапазоне частот от 30 до 3000 МГц с полосой одновременного контроля не менее 40 МГц, приема и записи обнаруженных радиосигналов, экспресс-анализа и классификации радиоизлучений, определения местоположения обнаруженных источников радиоизлучений угломерным и разностно-дальномерным способом и видеонаблюдения в районе размещения. Обеспечивают удаленное управление режимами работы и передачу результатов функционирования через собственные средства связи и передачи данных. Осуществляют контроль за работой ИРИ, функционирующих на фиксированных частотах или в режиме псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ). Изделия серийно выпускаются ООО «Специальный Технологический Центр» г. Санкт-Петербург.
Пункт управления 1 (3) может размещаться совместно с одним из стационарных постов радиоконтроля 2 или отдельно. В состав входят модули оперативного управления системой, планирования, обработки, база данных и управления автоматизированной системой управления (см. фиг. 3 и 4). Формируемые на пункте управления 1 (3) задачи постам радиоконтроля 2 должны учитывать особенности региона развертывания (рельефа местности, наличия дорог и т.д.), загрузки диапазона частот, комплектности системы и т.д.
Связь между пунктами управления 1 (3) и постами радиоконтроля 2, а также между пунктами 1 и 3 может быть организована по волоконной оптике, каналам радиорелейной связи 400-450 МГц, радиосвязи 140-170 МГц, каналам GSM, Интернет и др. Наиболее распространенным является принцип организации радиосвязи типа «звезда».
Повышение точности местоопределения контролируемых ИРИ стационарными постами радиоконтроля 2 достигается благодаря использованию одноэтапной обработки результатов измерений на пункте управления 1 (3) в соответствии с Пат. РФ №2263328, МПК G01S 5/04, опубл. 27.10.2005, бюл. №30; Пат. РФ №2341811, МПК G01S 3/14, опубл. 20.12.2008, бюл. №35, совместным использованием угломерного и разностно-дальномерного способов. При этом на пункт управления 1(3) со стационарных постов радиоконтроля 2 передаются не пространственные параметры сигналов (пеленг θ и угол места β), а первичные пространственно-информационные параметры: разности фаз контролируемого сигнала ϕi,j(fi), полученные в результате приема антенными элементами i и j литера пеленгаторной антенны (см. Кондратов B.C. и др. Многопозиционные радиотехнические системы / B.C. Кондратьев, А.Ф. Котов, Л.Н. Марков; под. ред. проф. В.В. Цветнова. - М.: Радио и связь, 1989. - 264 с).
В тех случаях, когда контрольно-измерительной системой радиомониторинга не обеспечивается электромагнитная доступность до контролируемых ИРИ или точность их местоопределения не соответствует заданным требованиям используют мобильные посты радиоконтроля 4. В качестве транспортной базы для них могут быть использованы легковые автомобили с багажником или прицепом, микроавтобусы, бронебаза и т.д. (см. фиг. 15а, б). В прибрежных районах возможно использование катеров.
Мобильный пост радиоконтроля 4 (см. фиг. 7) содержит антенное устройство 15, состоящее из пеленгаторной антенны, выполненной в одно 16 или двухлитерном 16.1 и 16,2 исполнении, антенные элементы которых располагаются по окружности или эллипсу, первый антенный коммутатор 17, информационные входы которого соединены с выходами антенных элементов пеленгаторной антенны 16, антенну контроля 18, первую ненаправленную антенну 19 и последовательно соединенные вторую ненаправленную антенну 20, второй антенный коммутатор 21 и конвертор 22, антенну связи 23 и антенну глобальной спутниковой системы местоопределения 24, а также последовательно соединенные опорно-поворотное устройство 26 и измерительную антенну 25, последовательно соединенные контроллер 27 и видеокамеру 28, предназначенные для уточнения местоположения контролируемых источников радиоизлучений и контрольно-измерительное устройство 36.
Контрольно-измерительное устройство 36 мобильного поста радиоконтроля (см. фиг. 7) предназначено для приема и преобразования принимаемых сигналов, обработки полученной информации, определения местоположения и ориентации транспортного средства мобильного поста радиоконтроля 4 и передачи по каналам связи обработанной информации на центральный пункт управления 1 или ближайший пункт управления 3 контрольно-измерительного комплекса. Причем первый и второй информационные входы контрольно-измерительного устройства 36 соединены с первым и вторым выходами первого антенного коммутатора 17 соответственно, третий информационный вход соединен с выходом антенны слухового контроля 18, четвертый информационный вход соединен с выходом первой ненаправленной антенны 19, пятый информационный вход соединен со вторым выходом второго антенного коммутатора 21, шестой информационный вход соединен с выходом конвертора 22, седьмой вход соединен с выходом антенны связи 23, восьмой вход соединен с выходом антенны глобальной спутниковой системы местоопределения 24, девятый вход соединен с выходом измерительной антенны 25, а десятый вход -с информационным выходом контроллера 27. Первый и второй выходы контрольно-измерительного устройства 36 соединены со входами управления первого 17 и второго 21 антенных коммутаторов соответственно, третий выход управления соединен со входом управления контроллера 27, а четвертый вход управления соединен со входом управления опорно-поворотного устройства 26.
Мобильный пост радиоконтроля 4 предназначен как для самостоятельного определения местоположения контролируемых ИРИ, так и для совместной работы со стационарными постами радиоконтроля 2. При этом обеспечивается программнаяи аппаратурная их совместимость. Кроме того, пост 4 осуществляет измерение частотных и временных параметров радиосигналов, анализ загрузки диапазона частот, измерение напряженности электрического поля. Свои функции он выполняет в движении. Мобильный пост радиоконтроля на базе «Барс-МПИ2" удовлетворяет требованиям ГОСТ Р52536-2006, Положения единой технической политики предприятий радиочастотной службы, а по условиям эксплуатации соответствует группе 3 УХЛ (ГОСТ Р22261-94).
На фиг. 15а, 6 приведен внешний вид мобильного поста радиоконтроля на различной транспортной базе, в основу которого положено изделие «Барс-МПИ2», а на фиг. 7 и 16 - структурные схемы поста 4 и контрольно-измерительного устройства 36 соответственно.
Местоопределение контролируемых ИРИ в данном изделии реализуется в соответствии с Пат. РФ №2327186, МПК G01S 13/46, опубл. 20.06.2008, бюл. №17; Пат. РФ №2283503, G01R 31/12, опубл. 10.09.2006, бюл. №25. Данная функция выполняется с помощью двухканального цифрового радиоприемного устройства 49 (см. фиг. 16) в совокупности с пеленгаторной антенной системой 16.1 и 16.2 и антенным коммутатором 17 (см. фиг. 7). Антенно-фидерное коммутационное оборудование находится под радиопрозрачным куполом на крыше автомобиля (см. фиг. 15а).
Уточнение местоположения ИРИ осуществляется с помощью видеокамеры 28 (см. фиг. 7), управление наведением которой выполняет измеритель координат на базе блоков 56 и 62 (см. фиг. 16). Данный процесс подробно рассмотрен в Пат. РФ №2427000, МПК G01S 5/04, опубл. 20.08.2011, бюл. №23.
Точность измерения собственного местоположения мобильного поста радиоконтроля 4 и его пространственной ориентации в значительной степени определяют точностные характеристики при его работе в движении. Данная операция осуществляется с помощью блоков 24 (см. фиг. 7), 59, 65 и 58 (см. фиг. 16) в соответствии с Пат. РФ №2374659, МПК GO IS 5/00, опубл. 27.11.2009, бюл. №33; Пат. РФ №2740606, МПК G01S 5/02, опубл. 15.01.2021, бюл. №2.
Технический анализ сигналов, контролируемых ИРИ на остановках осуществляется с помощью блоков, 25 (П6-11 или П6-59, см. фиг. 7), одноканального цифрового радиоприемника 65 и ПЭВМ 62 (см. фиг. 16). в соответствии с Пат. РФ №2622846, МПК G06N 3/02, опубл. 20.06.2017, бюл. №17; Пат. РФ №2665235, МПК G06N 3/02, H04L 27/32, опубл. 28.08.2018, бюл. №25. В процессе движения на посту радиоконтроля 4 для этой цели используют ненаправленную антенну 20. Результаты измерений с мобильного поста радиоконтроля 4 по каналу связи передаются на соответствующий пункт управления 1 (3).
При отсутствии электромагнитной доступности до сигналов, контролируемых ИРИ, недостаточной точности их местоопределения, а также при размещении источников в труднодоступной местности используют пост радиоконтроля на ЛПС 5. В качестве последнего целесообразно использовать изделие «Орлан-10» (см. http://bla-orlan.ru/default/catalog/bla/orlan-10.html) на беспилотном летательном аппарате (БЛА), разработанном ООО «Специальный Технологический Центр» (см. Всероссийский аэрокосмический журнал «Вестник авиации и космонавтики», №3, 2010). Пост радиоконтроля 5 (см. фиг. 8) на летно-подъемном средстве выполнен содержащим трехлитерную пеленгаторную антенну 37.1-37.3, каждый литер которой содержит три антенных элемента, которые размещаются в вершинах равностороннего треугольника на крыльях и фюзеляже ЛПС. Антенна пространственной ориентации ЛПС 38 состоит из четырех антенных элементов, три из которых размещаются в вершинах равностороннего треугольника на крыльях и фюзеляже ЛПС. Четвертый антенный элемент обеспечивает прием сигналов глобальной спутниковой системы местоопределения и размещается в носовой части ЛПС. Первая и вторая антенны связи 39 и 40 соответственно, устройство навигации 41. Первый, второй, третий и четвертый информационные входы устройства навигации 41 соединены с первым, вторым, третьим и четвертым выходами антенны пространственной ориентации ЛПС 38 соответственно. Последовательно соединенные контроллер 42 и видеокамера 43, предназначенные для уточнения местоположения контролируемых ИРИ. Контрольно-измерительное устройство 44 предназначено для приема и преобразования принимаемых сигналов и их передачу по каналам связи на центральный пункт управления 1 или ближайший пункт управления 3 контрольно-измерительного комплекса. Первый информационный вход контрольно-измерительного устройства 44 соединен с информационным выходом устройства навигации 41, со второго по десятый информационные входы соединены с выходами антенных элементов трехлитерной пеленгаторной антенны 37.1-37.3 соответственно, одиннадцатый информационный вход соединен с выходом первой антенны связи 39. Информационный выход блока 44 соединен с входом второй антенны связи 40, а выход управления контрольно-измерительного устройства 44 соединен со входом управления контроллера 42.
На фиг. 8 приведена структурная схема поста радиоконтроля, размещаемого на ЛПС (изделие «Орлан-10»), на фиг. 18 - структурная схема контрольно-измерительного устройства поста радиоконтроля на ЛПС 5. В предлагаемой контрольно-измерительной системе реализована программная и аппаратурная совместимость пунктов управления 1 (3) с постами радиоконтроля на ЛПС 5.
Рабочее место оператора изделия «Орлан-10» совмещается с пунктом управления системы 1 (3). Имеется возможность осуществлять одновременное управление четырьмя беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) с одного пункта управления 1 (3). В качестве карты используется растровое изображение местности с привязкой по нескольким точкам или электронная карта. На маршруте полета указывается до 60-ти точек, в которых задается высота и признак ее облета: проход по высоте или барражирование. Корректировка маршрута осуществляется по низкоскоростному радиоканалу связи. Оператором указываются точки включения и выключения оборудования, точка посадки и т.д. Масса полезной нагрузки БПЛА 5 кг, способ старта - с разборной катапульты, приземление - на парашюте. Воздушная скорость БПЛА 90-150 км/ч, максимальная продолжительность полета 16 часов, максимальная дальность перемещения комплекса 600 км, максимальная высота полета 5 км.
С помощью блоков 38 и 41 (см. фиг. 8) определяют текущее местоположение и пространственную ориентацию БПЛА в соответствии с Пат. РФ №2371733, МПК G01S 5/10, опубл. 27.10.2009, бюл. №30. Блоки 30.1-30.3 (см. фиг. 8), 67 и 68 (см. фиг. 18) предназначены для нахождения местоположения контролируемых ИРИ с учетом пространственной ориентации БПЛА. Управление изделием «Орлан-10» осуществляется по низкоскоростному дуплексному каналу связи в режиме ППРЧ. По этому каналу с поста управления 1 (3) поступает управляющая информация на наведение видеокамеры на контролируемый ИРИ. Результаты определения местоположения ИРИ (работающих в полосе частот 30-3000 МГц) и видеоизображение источника на пункт управления 1 (3) поступают с борта по высокоскоростному симплексному каналу связи. Скорость передачи информации 2 Мбита/с. Дальность связи для различных условий составляет 100-130 км.
N + 1-й КИК ВЧ мониторинга содержит пост управления подсистемы ВЧ-диапазона 29 с функциональным программным обеспечением (см. фиг. 6) и несколько стационарных пространственно разнесенных постов радиоконтроля ВЧ-диапазона 30. Первый из них совмещен с позицией ПУ 29 подсистемы ВЧ-диапазона и размещается совместно с ЦПУ 1. Позиции других СПР 30 совпадают с местоположением СПР ОВЧ-УВЧ-диапазона 2 с максимально возможным взаимным удалением в пределах контролируемого района. Посты радиоконтроля 30 обслуживают дистанционно по каналам связи ПУ 29. Каждый СПР 30 содержит (см. фиг. 5) антенное устройство 74, антенный коммутатор 75, информационные входы которого соединены с выходами антенных элементов АУ 74, антенну связи 76, измерительную антенну 77 и контрольно-измерительное устройство 78, первый, второй, третий и четвертый информационные входы которого соединены с первым, вторым, третьим и четвертым информационными выходами АК 75 соответственно. Пятый информационный вход КИУ 78 соединен с выходом АС 76, шестой информационный вход соединен с выходом измерительной антенны 77, а выход управления соединен со входом управления АК 75.
Посты радиоконтроля 30 могут быть реализованы серийно выпускаемыми ООО «Специальный Технологический Центр» г. Санкт-Петербург изделиями «КАПС-ВЧ» из состава комплекса «СК-Р» при работе ИРИ земной волной или аппаратно-программным комплексом ВЧ-диапазона «Дубрава-Р» при работе ИРИ ионосферной волной, а также их модификациями.
Комплекс «КАПС-ВЧ» обеспечивает:
радиоконтроль наземных линий связи в ВЧ-диапазоне, работающих земной волной (ближняя зона);
автоматическое обнаружение радиоизлучений и пеленгование их источников в диапазоне частот 1,5-30 МГц, в том числе работающих в режиме ППРЧ;
определение местоположения ИРИ при работе в составе группы пеленгаторов;
автоматическую классификацию излучений;
ведение базы данных результатов работы;
количество каналов слухового контроля - 10;
информационно-техническое сопряжение с изделиями, входящими в состав системы радиоконтроля, по проводным и беспроводным линиям связи.
Контрольно-измерительное устройство 78 предназначено для приема и преобразования принимаемых сигналов, обработки полученной информации, запоминания результатов радиомониторинга и их передачи по каналам связи на ПУ 29 или ЦПУ 1. Контрольно-измерительное устройство 78 содержит (см. фиг. 12) последовательно соединенные модуль приемный ВЧ (МП-4-ВЧ) 79, УИЕС.464349.050, модуль электропитания и управления (МЭПУ) 80, УИЕС.436747.004-06 и автоматизированное рабочее место оператора 81 (АРМ-О), внешний вид которых представлен на фиг. 23.
В изделии «КАПС-ВЧ» используют четырехэлементную антенную систему 74 (см. фиг. 23а) на основе активных АЭ ВЧ-диапазона (ШТ4А83/4-41) и четырехканальный модуль приема 79 (см. фиг. 12 и 236). В результате необходимость в антенном коммутаторе 75 отпала.
Оценивание параметров радиосигналов с ионосферным распространением возможно с использованием изделия «Дубрава-Р». Антенное устройство 74 последнего представляет собой кольцевую или двухкольцевую структуру на основе использования 16-ти АЭ согласованных с диапазоном рабочих частот размеров (см. фиг. 14). Существует несколько вариантов реализации модуля приема ВЧ 79: -четырех, -восьми и шестнадцатиканальное исполнение. В последнем варианте также отпадает необходимость в АК 75. Исключение антенного коммутатора 75 за счет аппаратурных издержек позволяет одновременно оцифровывать сигналы со всех АЭ и, как следствие, добиться более высокой точности оценивания пространственных параметров сигналов. Инструментальное среднеквадратическое отклонение пеленга в диапазоне 1,5-30 МГц при работе по ионосферной волне не превышает 3°, а погрешность определения местоположения ИРИ - 5% от дальности. Оба изделия реализуют фазовый и/или корреляционный интерферометр.
Технический анализ осуществляют с помощью приемного тракта в составе одноканального радиоприемного устройства 82 (МП-1-ВЧ) и измерительной антенны 77. В качестве последней может быть использована логопериодическая антенна R&S HL451 фирмы Rohde & Schwarz. Новизна процессов технического анализа подтверждена Пат. РФ №№2610285, МПК G10L 19/008, опубл. 08.02.2017, бюл. №4; 2619717, МПК G06N 3/02, опубл. 17.05.2017, бюл. №14; 2622846, МПК G06N 3/02, опубл. 20.06.2017, бюл. №17; 2667462, МПК Н03М 13/03, опубл. 19.09.2018, бюл. №26, и др.
Пункт управления 29 целесообразно размещать совместно с одним из стационарных постов радиоконтроля ВЧ-диапазона 30. В состав ПУ 29 входят модули оперативного управления подсистемой ВЧ мониторинга, планирования, обработки, база данных и управления (см. фиг. 12). Связь между ПУ 29 и СПР ВЧ-диапазона 30, ЦПУ 1 и ПУ 29 может быть реализована по волоконной оптике, каналам радиорелейной связи, GSM, Интернет и др.
Повышение точности местоопределения контролируемых ИРИ СПР ВЧ-диапазона 30 достигается благодаря использованию одноэтапной обработки результатов измерений на ПУ 29 в соответствии с Пат. РФ №2327186, МПК G01S 13/46, опубл. 20.06.2008, бюл. №17.
Обслуживаемый К+2-й КИК морского базирования 34 (см. фиг. 9) содержит ПУ 88 с функциональным программным обеспечением (см. фиг. 24 и 25), АУ 89, антенный коммутатор 90, КИУ 91, антенну связи 92, антенну слухового контроля 93, АУ пространственной ориентации корабля 107 и устройство навигации 106; пост контроля связи в подводной акватории 94 с Г радиогидроакустическими буями 100. t, t=1, 2, …, Г, (см. фиг. 26, 27), пост контроля сигналов корабельных радиотехнических систем 137, и Р пространственно разнесенных корабельных постов радиоконтроля 95.1-95. Р, р=1, 2, …,Р, обслуживаемых дистанционно через каналы связи ПУ 88 КИК МБ 34. В свою очередь ПУ 88 КИК МБ 34 связан с ЦПУ 1 по каналам связи ЦПУ 1.
В состав каждого корабельного поста радиоконтроля 95. р (см. фиг. 9) входят антенное устройство 89 ОВЧ-УВЧ-диапазона, состоящее из двухлитерной пеленгаторной антенны, АЭ в которых размещены по окружности с учетом архитектуры корабля; АК 90, информационные входы которого соединены с выходами АЭ обоих литеров пеленгаторной антенны 89; антенна связи 92 и контрольно-измерительное устройство 91, первый и второй информационные входы которого соединены с первым и вторым выходами АК 90, третий вход соединен с выходом АС 92; антенна слухового контроля 93, выход которой соединен с четвертым входом КИУ 91, управляющий выход которого соединен со входом управления АК 90; последовательно соединенные АУ пространственной ориентации корабля 107 и устройство навигации 106, выход которого соединен с пятым входом КИУ 91.
Контрольно-измерительное устройство 91 корабельного поста радиоконтроля 95. р (см. фиг. 19) предназначено для приема и преобразования принимаемых сигналов, обработки полученной информации, определения местоположения и ориентации корабля и передачи по каналам связи обработанной информации на пункт управления 88. При этом КИУ 91 содержит последовательно соединенные двухканальное радиоприемное устройство 108, первый и второй входы которого являются первым и вторым входами КИУ 91; блок цифровой обработки 109, вторая группа информационных входов которого является пятой группой информационных входов КИУ 91; блок сопряжения с каналом связи 110; модем канала связи и управления 111 и приемопередатчик 112, группа информационных входов которого является третьим выходом КИУ 91, приемное устройство 139, вход которого является четвертым входом КИУ 91, а выход соединен с третьим входом блока цифровой обработки 109.
Пост контроля связи в подводной акватории 94 (см. фиг. 26) содержит последовательно соединенные АУ 96 в составе Т АЭ 96. t, где t=1, 2, …, Т, Т - количество используемых радиогидроакустических буев 100. t, Т радиомодемов 97. t, информационный вход каждого из t-го радиомодема соединен с выходом соответствующего t-го АЭ, Т дешифраторов 98. t, вход каждого t-го дешифратора 98. t соединен с выходом соответствующего t-го радиомодема 97. t, микроконтроллер 99, Т входов которого соединены с соответствующими выходами дешифраторов 98. Т, а Т управляющих выходов соединены со вторыми входами соответствующих радиомодемов 97 л, а информационный выход микроконтроллера 99 является выходом поста контроля связи в подводной акватории 94.
Каждый радиогидроакустический буй 100. t (см. фиг. 27), t=1, 2, …, Т, содержит последовательно соединенные гидроакустическую антенну 105, гидроакустический приемопередатчик 104, шифратор 103, радиомодем 102 и приемник сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) 101, выход которого соединен со вторым входом радиомодема 102.
Каждый корабельный пост радиоконтроля 95. р может быть оснащен серийно выпускаемыми с учетом дополнительных требований к условиям их применения изделиями «КАПС-ОВЧ/УВЧ», «КАПС-ОПЭ-В» или «Барс-МПИ2» (подвижный вариант) различных модификаций. Данные изделия входят в штатное расписание кораблей различных классов (от пограничных катеров до кораблей первого ранга) и, как правило, предназначены для решения задач противовоздушной обороны (см. фиг. 17а). Названные изделия обеспечивают одновременную работу в нескольких сетях (по прямому предназначению и в интересах системы радиоконтроля). При этом пользователи различных пеленгаторных сетей не допущены к информации соседей и не создают взаимных помех в их работе. Характеристики изделий приведены выше, серийно выпускаются ООО «Специальный Технологический Центр» г. Санкт-Петербург.
Пост контроля связи в подводной акватории 94 (см. фиг. 26) предназначен для контроля качества гидроакустической связи в диапазонах очень низких частот и ин-франизких частот 3-30 кГц (см. Средства гидроакустической связи // Зарубежное военное обозрение, №10, 1977). Для решения поставленной задачи в его состав дополнительно включено Т, t=1, 2, …, Т, радиогидроакустических буев 100. t (см. фиг. 27). Количество последних определяется площадью морского контролируемого района. В функции радиогидроакустического буя 100 входит прием гидроакустических сигналов от подводных контролируемых объектов с помощью гидроакустической антенны 105 и приемопередатчика 104. Приемная антенна 105 представляет собой две звукопрозрачные антенные решетки цилиндрической формы, причем решетка с малыми размерами вложена в решетку больших размеров (см. Пат. РФ №2427004, МПК G01S 15/00, опубл. 20.08.2011, бюл. №23). Диаметр внешнего цилиндра 670 мм, внутреннего - меньше на 0,5 длины волны, высота 605 мм. В каждом цилиндре по 32 вертикальных элемента, представляющих собой жесткую конструкцию из 8 гидрофонов. В Пат. РФ №2724300, МПК G01S 15/02, опубл. 22.06.2020, бюл. №18 предложены другие размеры приемной цилиндрической антенны: 200 мм × 100 мм.
t
Приемопередатчик 104 предназначен для приема, оцифровки принимаемых сигналов, преобразования принятых сигналов в заданный диапазон частот (например, ОВЧ-УВЧ). Далее принятый сигнал последовательно поступает на шифратор 103 и радиомодем 102. Одновременно блоком 101 на основе приема сигналов ГНСС «ГЛОНАСС» определяется местоположение радиогидроакустического буя 100. Сигналы, принятые блоком 105 и преобразованные в блоках 104 и 103, излучаются с помощью блока 102 на частоте f. Каждый буй 100. t излучает закрытые шифратором 103 сигналы на индивидуальной частоте.
t
Пост контроля связи в подводной акватории 94 осуществляет одновременный многоканальный прием сигналов от всех радиогидроакустических буев 100 с помощью Т АЭ АУ 96, Г радиомодемов 97, Т дешифраторов 98. Принятые сигналы от всех буев 100 поступают на соответствующие входы микроконтроллера 99. В функции последнего входит выявление канала помеха (буя), в котором отмечается передача информации и формирование команды на определение координат этого буя. Последняя с соответствующего выхода блока 99 поступает на второй вход радиомодема 97. t, в тракте которого отмечена передача информации. Сигнал запроса через t-й АЭ АУ 96 излучается на частоте f после окончания приема контролируемых сигналов. В результате его приема радиомодемом 102. t считывается информация о координатах буя с блока 101 и излучается в адрес поста 94. Вся обработанная блоком 99 информация далее поступает на вход ПУ 88.
Мобильный обслуживаемый пост контроля сигналов радиотехнических систем УВЧ-СВЧ-диапазона 33 (см. фиг. 21) предназначен для обнаружения, приема и обработки сигналов радиотехнических систем, многофункциональных систем опознавания и связи различного назначения, измерения основных частотно-временных параметров радиолокационных сигналов, определения направления на ИРИ и распознавания типа радиоэлектронного средства, передачи результатов мониторинга на ЦПУ 1.
Пост контроля сигналов радиотехнических систем УВЧ-СВЧ-диапазона 33 содержит последовательно соединенные первое антенное устройство 113, двухканальный приемный модуль 114, двухканальное устройство цифровой обработки сигналов 115 и контрольно-измерительное устройство 116, последовательно соединенные второе АУ 118, блок приема сигналов идентификации 119, блок обработки сигналов идентификации 120, выход которого соединен со вторым входом контрольно-измерительного устройства 116, автоматизированное рабочее место 117, вход которого соединен с выходом КИУ 16. Аналогично исполняется и пост контроля сигналов корабельных радиотехнических систем 138, размещаемый совместно с постом 94 и ПУ 88.
Блоки 113,114 и 115 образуют тракт аппаратно-программных средств (АПС) мониторинга сигналов радиотехнических систем, а блоки 118, 119 и 120 - тракт АПС мониторинга систем идентификации.
Названные функции могут быть реализованы с использованием изделия «КАПС-РТС» производства ООО «Специальный Технологический Центр» г. Санкт-Петербург, структурная схема которого приведена на фиг. 21.
Изделие «КАПС-РТС» обеспечивает:
поиск, обнаружение и измерение основных частотно-временных параметров радиотехнических и радиолокационных сигналов (РЛС), определение направления на ИРИ и распознавание типа РЭС в диапазоне рабочих частот 900-18000 МГц;
обзор пространства по азимуту 360°, углу места 60°;
определение внутриимпульсной модуляции и ее параметров;
распознавание типа РЭС и их носителей по эталонным портретам;
определение значений ответных кодов системы радиолокационного обнаружения различных форматов;
определение текущих координат, индивидуальных адресов воздушных и морских объектов, высоты и скорости полета ВО на основе декодирования информации, передаваемой в ответных сигналах режима S, идентификации воздушных и морских объектов по индивидуальному адресу с проверкой по информации базы данных.
Антенное устройство 113 (см. фиг. 21) в изделии «КАПС-РТС» и последующих разработках реализовано совокупностью трех типов антенн, перекрывающих следующие диапазоны частот: 0,9-8 ГГц, 8-12 ГГц и 12-18 ГГц (см. фиг. 22а, б). Двухканальный приемный модуль 114 размещается совместно с АУ 113 (УИЕС.464344.146 и УИЕС.468151.048).
Антенное устройство 118 представлено набором из четырех антенн, обеспечивающих прием запросных кодов с земли на частоте 1030 МГц, ответных кодов с борта воздушного судна на частоте 1090 МГц, запросных и ответных кодов морских судов на частоте 163 МГц. Четвертой является антенна приема сигналов ГНСС ГЛОНАСС (GPS), предназначенных для определения собственного местоположения. Блоки 118 и 119 также совмещены (см. фиг. 22в) (УИЕС.462614.004).
На фиг. 22 г приведен внешний вид модуля электропитания и управления МЭПУ РТС (УИЕС.436747.004-04), реализующего блоки 115, 116 и 120. При реализации изделия 138 учитывают дополнительные требования к условиям его эксплуатации (используют всеклиматические разъемы, дополнительная гидроизоляция плат, помещение АЭ под радиопрозрачными куполами и т.д.)
В реализации поста контроля сигналов РТС 33 (138) использованы новые подходы, освещенные в Пат. РФ №2659813, МПК G01S3/02, опубл. 04.07.2018, бюл. №19, Пат. РФ №2694421, МПК F41H 13/00, опубл. 12.07.2019, бюл. №20, и др.
Мобильный обслуживаемый пост контроля спутниковой связи 31 (см. фиг. 10) предназначен для приема сигналов в Ка-диапазоне (17,7-21,2 ГГц) и L-диапазоне (1616-1626 МГц), выделения IP-нагрузки, выделения информации вызывного канала, выявления энергетически доступных «лучей» спутников-ретрансляторов, выявления координат подспутниковых точек и координат их центров, приема, демодуляции и декодирования сообщений каналов управления и сигнализации, декодирования и регистрации информации о типе сеанса связи, системных номерах абонентских терминалов и речевых сообщений; а также обработки стандартных и фирменных протоколов передачи данных в режиме радиомониторинга прямых каналов.
Мобильный обслуживаемый пост контроля спутниковой связи 31 (см. фиг. 10) содержит первую 121 и вторую 122 антенны, двенадцатиканальный приемный модуль 123, первый и второй входы которого соединены с выходами первой 121 и второй 122 антенн соответственно; КИУ 124, первый информационный вход которого соединен с выходом двенадцатиканального приемного модуля 123; последовательно соединенные третью антенну 125 и модуль приема и коммутации 126, выход которого соединен со вторым информационным входом КИУ 124, выход которого соединен со входом АРМ 127.
Контроль качества спутниковой связи и определение местоположения источника преднамеренных и/или непреднамеренных помех позволяет изделие «КАПС-СЛС» производства ООО «Специальный Технологический Центр» г. Санкт-Петербург. Последнее обеспечивает:
автоматический поиск, обнаружение, прием и обработку сигналов спутниковых систем связи (ССС) в ОВЧ-УВЧ-СВЧ-диапазонах волн (L- и Ka-диапазонах);
прием и обработку служебных и трафик-каналов ССС стандартов Inmarsat, Thuraya, Iridium, Globalstar;
прием и обработку в дуплексном режиме прямых и обратных каналов VSAT-систем связи;
классификацию излучений, определение радиотехнических параметров сигналов, автоматическое определение модуляционных параметров сигнала, их демодуляцию и декодирование;
определение местоположения пользователей и земных станций в ОВЧ-УВЧ-диапазонах.
На фиг. 28в приведена обобщенная структурная схема изделия «КАПС-СЛС», а на фиг. 28а - его внешний вид. В нем использовано три типа антенн (см. фиг. 286). Многолучевая и коллинеарная (блоки 121 и 122 соответственно) обеспечивают прием сигналов в диапазоне 1616-1626 МГц (диапазон L). Для приема сигналов в диапазоне Ka (17,7-21,2 ГГц) применяется спутниковая карбоновая антенна с диаметром 1,2 м с двухсекционным сегментированным отражателем FLY-12026 (блок 125).
В реализации поста контроля спутниковой связи использованы разработки ООО «СТЦ», новизна которых подтверждена Пат. РФ №2385519, МПК H01Q 21/10, опубл. 27.03.2010, бюл. №9, Пат. РФ №2749456, МПК H04K 3/00, опубл. 11.06.2021, бюл. №17, Пат. РФ №2755058, МПК H04K 3/00, опубл. 14.09.2021, бюл. №26, Пат. РФ №2707878, МПК H04K 3/00, опубл. 02.12.2019, бюл. №34.
Мобильный обслуживаемый пост контроля цифровых радиорелейных линий связи (ЦРРЛС) 32 (см. фиг. 20) предназначен для приема, автоматического анализа параметров и демодуляции одного сигнала цифровых радиорелейных линий связи с видом модуляции ЧМн-4, ФМ-2, ФМ-4, ФМ-4С, π/DQPSK, ФМ-8, КАМ-16, КАМ-32, КАМ-64, КАМ-128 в диапазоне рабочих частот от 3,7 до 40 ГГц, регистрации фрагментов принимаемого сигнала и демодулированного цифрового потока, демультиплексирования цифрового потока, распознавания и обработки протоколов ATM, распознавания и обработки речевых сеансов с управлением ОКС №7.
Для решения названных задач может быть использован серийно выпускаемый ООО «Специальный Технологический Центр» г. Санкт-Петербург комплекс «КАПС-ЦРРЛС», который реализуется как в мобильном, так и в переносном вариантах.
Мобильный обслуживаемый пост контроля цифровых радиорелейных линий связи 32 содержит (см. фиг. 20,29) последовательно соединенные антенную систему 128 (УИЕС.464655.004), одноканальной приемный модуль 129 (УИНС.464344.021), модуль электропитания и управления (МЭПУ) 130 (УИЕС.436747.004-02), автоматизированное рабочее место 131 (УИЕС.466929.016). Блоки 128 и 129 размещаются совместно в едином антенно-приемном модуле (АПМ). В качестве блока 128 использована параболическая антенна диаметром 0,6 м со сменными облучающими системами 3-40 ГГц. Блок обработки сигнала (БОС) и ноутбук образуют АРМ оператора поста.
В реализации поста контроля ЦРРЛС использованы разработки ООО «СТЦ», новизна которых подтверждена Пат. РФ №№2610285, 2613717, 2622846, 2665235, 2667462, 2701465, 2748935 и др.
Расширение диапазона контролируемых частот может быть достигнуто за счет реализации радиомониторинга в диапазоне от ОНЧ до ВЧ включительно (см. Оружие и технологии России. Энциклопедия. XXI век. Том 13. Под общей ред. Сергея Иванова. - М.: 2006.). Для этой цели предназначен комплекс приема и обработки сигналов в диапазоне частот от 10 кГц до 30 МГц ПМ-2 и ПМ-3 из состава «Жасмин-81» производства ООО «СТЦ» г. Санкт-Петербург. Пост радиоконтроля ОНЧ-НЧ-СЧ-диапазона 132 (см. фиг. 31 а, б) на основе ПМ-2, 3 содержит последовательно соединенные восьмиэлементную пеленгаторную антенну 133, восьмика-нальный приемный модуль 134 и контрольно-измерительное устройство 137. В качестве АЭ использованы объемные вибраторы согласованной длины. Последовательно соединенные рамочная антенна 135 и двухканальный приемный модуль 136, первый и второй выходы которого соединены с девятым и десятым входами КИУ 137 соответственно. Первый управляющий выход КИУ 137 соединен со входом управления восьмиканального приемного модуля 134, второй управляющий выход соединен со входом управления двухканального приемного модуля 136, а третий управляющий выход соединен со входом управления рамочной антенны 135.
Пост на базе оборудования АТ2Р2-31 (ПМ 2 и ПМ 3) обеспечивает автоматический поиск, обнаружения, прием, обработку принятых сигналов и определения их пространственных параметров (пеленгование). На фиг. 31а приведен внешний вид восьмиэлементной пеленгаторной антенной системы 133, а на фиг. 31 б - рамочной антенны 135. Последняя представляет собой совмещенную двухдиапазонную рамочную антенну диаметром 12 м. Обеспечивает измерение пространственных параметров сигналов в диапазонах 10 кГц - 300 кГц и 300 кГц - 1,5 МГц. Для ее развертывания требуется площадка 20×20 м. Пеленгаторная антенная система на основе объемных вибраторов (разнос между АЭ составляет 100 м и более) предназначена для работы в диапазоне 300 кГц - 3 МГц. Переключение пеленгаторных антенн и обмоток рамочной антенны (диапазона рабочих частот) осуществляется по команде оператора ЦПУ 1. При реализации изделия использованы технические решения, новизна которых подтверждена Пат. РФ №№2526536 и 2566386.
Для получения на ЦПУ 1 информации от всех элементов (постов) контрольно-измерительной системы в автоматическом режиме, паспортизации и каталогизации полученной информации, автоматической обработки и составления формуляров на контролируемые ИРИ, отображения на картографическом фоне информации о радиоэлектронной обстановке может быть использован комплекс аппаратно-программных средств «КАПС-СОУ» в совокупности с «КАПС-СПД» (комплексом АПС связи и передачи данных) производства ООО «СТЦ». Последний предназначен для обеспечения радиосвязи и передачи данных в ОВЧ-УВЧ-диапазонах на дальности прямой видимости при высокоскоростной передаче данных 150 Мбит/с. Для связи ЦПУ 1 с удаленным ПУ 88 морского базирования задействуют спутниковый канал связи.
Таким образом, в результате использования совокупности предложенных в контрольно-измерительной системе радиомониторинга технических решений расширен диапазон контролируемых частот с 30-3000 МГц (в прототипе) до значений 10кГц-40ГГц. При этом появилась техническая возможность контролировать ЦРРЛС, РТС и спутниковые системы связи. Расширена и зона радиоконтроля за счет реализации последнего в морской зоне и функционирующего в рамках общей системы.