УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВЯЗКИ УГЛОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ АНТЕННЫ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ К ШКАЛЕ ЕДИНОГО ВРЕМЕНИ

Полезная модель относится к области радиолокации и радиолокационной техники и может быть использована в радиолокационных станциях (РЛС), многопозиционных РЛС (МПРЛС) и радиолокационных комплексах (РЛК) различного назначения для преобразования углового перемещения антенны в код азимута с привязкой его к шкале единого времени.
Как известно, в МПРЛС и РЛК, вся обработка радиолокационной информации подразделяется на три этапа. Первичная обработка заключается в обнаружении сигнала цели и измерении ее координат с соответствующими качеством или погрешностями. Вторичная обработка предусматривает определение параметров траектории каждой цели по сигналам одной или ряда позиций МПРЛС (одного или нескольких радиолокационных модулей РЛК), включая операции отождествления отметок целей. При третичной обработке объединяются параметры траекторий целей, полученных различными приемными устройствами МПРЛС или РЛК с отождествлением траекторий [1].
Полученные от разных источников отметки целей обычно приводятся к единому времени отсчета на входе устройства вторичной и/или третичной обработки. Единое время отсчета необходимо для того, чтобы определить положение обрабатываемых отметок по состоянию на какой-то один момент времени. Эта операция увеличивает точность отождествления отметок, поступающих от разных РЛС, и облегчает задачу их отождествления [1].
Известна система синхронизации часов по радиоканалу [2], состоящая из группы ведущих часов, группы удаленных часов, центральных часов, автоматической системы навигации и линии связи. Недостатками данной системы является низкая надежность - в случае выхода из строя ведущих часов, время на удаленный часах будет несинхронизированным, а также отсутствие алгоритма, по которому происходит синхронизация ведущих часов со шкалой единого времени. Поэтому данное устройство не может быть использовано для решения задачи привязки кода азимута к коду времени.
Известно устройство для преобразования углового перемещения антенны РЛС [3], состоящее из блока датчиков, блока формирования стробов, имитатора вращения антенны, блока формирования сигналов азимутального двоичного кода, блока индикации, датчика кода и сумматора.
Недостатком этого устройства является низкая точность, так как данное устройство не выполняет привязку кода азимута к шкале единого времени по причине отсутствия источника шкалы единого времени.
Наиболее близким аналогом (прототипом) по структуре к предлагаемой полезной модели является устройство для преобразования углового перемещения антенны РЛС [4], показанное на фигуре 1 и содержащее блок датчиков 1, блок формирования стробов 2, имитатор вращения 3, преобразователь угловой информации 4, сумматор 5, блок индикации 6, датчик кода 7, автоматическую систему навигации (АСН) 8, вычислитель 9 и переключатель 10.
При вращении вала антенны блок датчиков 1 преобразует угловое перемещение вала в дискретную информацию, представляющую собой двоичный последовательный n - разрядный код, где число «n» - количество разрядов, которое определено точностью преобразователя. Эти сигналы поступают на первый вход преобразователя угловой информации 4, на второй вход которого с выхода имитатора вращения 3 подаются аналогичные сигналы, необходимые для работы преобразователя 4 в режиме имитации азимутальной обстановки. В зависимости от выбранного режима (работа-имитация) преобразователь угловой информации 4 осуществляет коммутацию двоичных кодов, а затем синхронизирует их установочным импульсом. С выхода преобразователя 4 этот код поступает на первый вход n - разрядного сумматора 5, на второй вход которого через переключатель 10 подается двоичный код поправки, формируемый либо датчиком кода 7 (только при ручном ориентировании РЛС на подготовленной позиции), где в качестве датчика кода могут быть использованы «n» тумблеров, либо АСН 8 и вычислителем 9 (при автоматическом ориентировании РЛС как на подготовленной, так и неподготовленной позиции). Выходные сигналы сумматора 5 поступают на блок формирования стробов 2, вырабатывающий азимутальные стробы РЛС, и на вход блока индикации 6.
Хотя в данном устройстве присутствует АСН, которую можно использовать в качестве эталона шкалы единого времени, но так же, как и [3] устройство не выполняет привязку кода азимута к шкале единого времени, что снижает его точность. Кроме того, недостатками прототипа являются низкая надежность, высокая стоимость, большие габариты и масса по причине устаревшей элементной базы прототипа.
Достигаемым техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение точности отождествления отметок целей при обработке радиолокационной информации с одновременным улучшением таких технико-экономических характеристик, как надежность, стоимость, а также масса и габариты.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок датчиков с входом для подключения вала антенны, имитатор вращения, сумматор, датчик кода, автоматическую систему навигации (АСН), вычислитель и переключатель, причем второй вход сумматора соединен с выходом переключателя, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с первым выходом вычислителя и выходом датчика кода, введены регистры хранения кода азимута и кода времени, формирователь выходного кода, формирователь кода времени, делитель частоты и тактовый генератор. При этом входами устройства является первый вход регистра хранения кода азимута и первый вход регистра хранения кода времени. Второй и третий входы регистра хранения кода азимута соединены, соответственно, с выходом блока датчиков и выходом имитатора вращения. Выход регистра хранения кода азимута через сумматор соединен с первым входом формирователя выходного кода, второй вход которого через регистр хранения кода времени соединен с выходом формирователя кода времени, первый, второй и третий входы которого соединены, соответственно, со вторым выходом вычислителя, выходом АСН и выходом делителя частоты. Вход и вход-выход вычислителя соединены, соответственно, с выходом формирователя выходного кода и входом-выходом АСН. Вход делителя частоты соединен с выходом тактового генератора. Выход формирователя выходного кода является выходом устройства. Кроме того, часть устройства, а именно, имитатор вращения, сумматор, переключатель, регистры хранения кода азимута и кода времени, формирователь выходного кода, формирователь кода времени и делитель частоты, реализована на базе программируемого устройства.
На фигуре 2 представлена структурная схема предлагаемого устройства, где обозначено:
1 - блок датчиков;
3 - имитатор вращения;
5 - сумматор;
7 - датчик кода;
8 - автоматическая система навигации (АСН);
9 - вычислитель;
10 - переключатель;
11 - регистр хранения кода азимута;
12 - формирователь выходного кода;
13 - регистр хранения кода времени;
14 - формирователь кода времени;
15 - делитель частоты;
16 - тактовый генератор;
17 - программируемое устройство.
Устройство для привязки углового перемещения антенны РЛС к шкале единого времени содержит блок датчиков 1, имитатор вращения 3, сумматор 5, датчик кода 7, автоматическую систему навигации (АСН) 8, вычислитель 9, переключатель 10, регистры хранения кода азимута 11 и кода времени 13, формирователь выходного кода 12, формирователь кода времени 14, делитель частоты 15 и тактовый генератор 16. При этом ось блока датчиков 1 механически соединена с валом антенны. Входами устройства является первый вход регистра хранения кода азимута 11 и первый вход регистра хранения кода времени 13. Второй и третий входы регистра хранения кода азимута 11 соединены, соответственно, с выходом блока датчиков 1 и выходом имитатора вращения 3. Выход регистра хранения кода азимута 11 соединен с первым входом сумматора 5, второй вход которого соединен с выходом переключателя 10, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с первым выходом вычислителя 9 и выходом датчик кода 7. Выход сумматора 5 соединен с первым входом формирователя выходного кода 12, второй вход которого соединен с выходом регистра хранения кода времени 13, второй вход которого соединен с выходом формирователя кода времени 14, первый, второй и третий входы которого соединены, соответственно, со вторым выходом вычислителя 9, выходом АСН 8 и выходом тактового генератора 16 через делитель частоты 15. Вход и вход-выход вычислителя 9 соединены, соответственно, с выходом формирователя выходного кода 12 и входом-выходом АСН 8. Выход формирователя выходного кода 12 является выходом устройства. Кроме того, часть устройства, а именно, имитатор вращения 3, сумматор 5, переключатель 10, регистры хранения кода азимута 11 и кода времени 13, формирователь выходного кода 12, формирователь кода времени 14 и делитель частоты 15, реализованы на базе программируемого устройства 17.
В качестве блока датчиков 1 может быть использован фотоэлектрический преобразователь угла типа ПФ-ДЭ-14-50 [5].
В качестве АСН 8 может использоваться угломерная спутниковая навигационная аппаратура - многофункциональный радионавигационный комплекс (МРК) типа МРК-31 [6].
В качестве вычислителя 9 может использоваться малогабаритная панельная станция МПС-12 [7].
Формирователь кода времени 14 представляет собой таймер.
В качестве тактового генератора 16 может быть использован генератор типа ГК81-П [8].
В качестве программируемого устройства 17 могут использоваться, например, микроконтроллер или программируемая логическая интегральная схема, например, микросхема типа 1886 ВЕ2У [9].
Устройство работает следующим образом.
Одновременно на первые входы регистров хранения кода азимута 11 и кода времени 13 подается внешний сигнал синхронизации «Метка записи» (МЗ).
В зависимости от режима работы устройства (вращение или имитация вращения антенны) в регистр 11 записывается значение угла поворота антенны, подаваемое с выхода блока датчиков 1 на второй вход регистра хранения кода азимута 11, или значение имитированного угла поворота антенны, подаваемое с выхода имитатора вращения 3 на третий вход этого регистра.
С выхода регистра хранения кода азимута 11 код угла поворота антенны подается на первый вход сумматора 5, где он складывается с кодом азимутальной поправки, подаваемым с выхода переключателя 10 на второй вход сумматора 5.
Азимутальная поправка в зависимости от выбранного режима ее ввода (ручного или автоматического) поступает либо с выхода датчика кода 7 на второй вход переключателя 10, либо с первого выхода вычислителя 9 на первый вход переключателя 10. Затем она коммутируется переключателем 10 на выход.
С выхода сумматора 5 код азимута поступает на первый вход формирователя выходного кода 12, на второй вход которого поступает код времени с выхода регистра хранения кода времени 13. Формирователь выходного кода 12 объединяет код азимута и код времени в одну кодограмму. Выход формирователя выходного кода 12 является выходом устройства.
При проведении операции ориентирования АСН 8, работающая по сигналам глобальных спутниковых навигационных систем, определяет истинное положение антенны относительно географического Севера, как описано в [4].
Вход-выход АСН 8 соединен с входом-выходом вычислителя 9. Через это соединение вычислитель 9 управляет работой АСН 8 и получает от нее данные об истинном положении антенны относительно географического Севера, а также данные о текущем времени относительно выбранной эталонной шкалы единого времени с гарантированной точностью около 0,5 с.
С выхода АСН 8 сигнал «Секундная метка» (СМ) поступает на второй вход формирователя кода времени 14. Сигнал СМ используется для точной синхронизации шкалы времени формирователя кода времени 14 с эталонной шкалой единого времени. Этот сигнал представляет собой последовательность импульсов с периодом 1 секунда, фронт которых с высокой точностью синхронизирован с выбранной эталонной шкалой времени.
С выхода тактового генератора 16 тактовые импульсы подаются на вход делителя частоты 15, с выхода которого импульсы с периодом следования, равным цене младшего разряда формируемого кода времени, поступают на третий вход формирователя кода времени 14, который из них на выходе формирует код времени и записывает его текущее значение в регистр хранения кода времени 13.
На первый вход формирователя кода времени 14 подается начальное значение кода времени со второго выхода вычислителя 9.
Таким образом, осуществляется привязка кода азимута к шкале единого времени.
Для осуществления контроля и переинициализации процедуры синхронизации (в случае ухода времени) выходной код устройства заведен на вход вычислителя 9.
Таким образом, введение в устройство, содержащее блок датчиков, имитатор вращения, сумматор, датчик кода, АСН, вычислитель и переключатель, регистров хранения кода азимута и кода времени, формирователя выходного кода, формирователя кода времени, делителя частоты и тактового генератора с указанными выше связями, а также использование информации о текущем времени и сигнала СМ от АСН позволяет увеличить точность отождествления отметок целей при обработке радиолокационной информации, а применение современной элементной базы в виде программируемого устройства дало возможность повысить надежность, снизить стоимость, массу и габариты устройства.
Источники информации:
1. www.mipt.ru;
2. «Система синхронизации часов по радиоканалу», патент РФ №2115946, заявка №95118223 от 26.10.1995, опубл. 20.07.1998;
3. «Устройство для преобразования углового перемещения антенны РЛС», авторское свидетельство СССР №1840541, заявка №3041778 от 10.05.1982, опубл. 27.05.2007;
4. «Устройство для преобразования углового перемещения антенны РЛС», патент РФ №44879, заявка №2004133727 от 18.11.2004, опубл. 27.03.2005;
5. http://www.avangard-gas.ru/images/stories/agas/pf-de-16-50.pdf;
6. http://кртз.рф/nav_mrc-32.html;
7. www.avromcs/index.php?id=mps12;
8. ТУ 6329-019-07614320-99;
9. http://milandr.ru/uploads/Products/product_22/spec_1886ВЕ2(ВЕ 1).pdf.