СИСТЕМА РАДИОКОНТРОЛЯ

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована для обнаружения, определения местоположения, распознавания и технического анализа источников радиоизлучения (ИРИ).
Данная полезная модель представляет собой единую систему радиоконтроля на основе пространственно разнесенных контрольно-измерительных комплексов, соединенных между собой каналом связи, при этом каждый комплекс может быть центральным комплексом управления системой. Контрольно-измерительные комплексы обеспечивают оперативный контроль и высокую точность радиомониторинга электромагнитной обстановки (ЭМО), в том числе дальних ИРИ, при высокой загрузке радиочастотного спектра.
Известна многопозиционная система определения местоположения объектов (см. патент РФ на изобретение №2073380, G01S 5/00. G01S 5/04, опубл.20.04.1996 г.), содержащая N пунктов приема, каждый из которых включает радиопеленгатор с цифровым выходом, канал связи для передачи данных об угловом положении от радиопеленгатора, блок формирования команды отсчета, блок регистрации времени прихода сигналов и канал связи для передачи данных о времени прихода сигналов, а также общий для всех радиопеленгаторов блок определения координат, блок индикации местоположения объектов и блок идентификации сигналов.
Данная система применима только для определения местоположения ИРИ без проведения технического контроля ИРИ.
Известна система радиоконтроля изменяющихся по частоте коротких сигналов (см. патент РФ на полезную модель №83162, H03J 7/06, H03J 7/18, H03J 7/20, Н04В 1/713, Н04В 17/00, Н04В 1/06, Н04В 1/24, Н04В 1/26, Н04В 7/08, H04L 27/34, H04L 27/26, опубл. 20.05. 2009 г.). Система содержит многоканальные радиоприемные устройства с выходами в виде волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и устройства обработки цифровых сигналов. Данная система может проводить технический контроль ИРИ, в том числе, и радиосигналов с программной (псевдослучайной) перестройкой рабочей частоты (ППРЧ). Благодаря применению ВОЛС в ней решена проблема внешней и внутренней электромагнитной совместимости (ЭМС), тем самым повышена помехоустойчивость и чувствительность.
Однако данная система не предназначена для определения местоположения ИРИ.
Известна централизованная система радиоконтроля - контрольно-измерительный комплекс радиомонитринга (см. патент РФ на изобретение №2319165, G01S 5/04, опубл. 10.03.2008 г.). Система радиоконтроля состоит из пространственно разнесенных контрольно-измерительных комплексов со стационарными постами в количестве не менее трех, обслуживаемых дистанционно через каналы связи центрального диспетчерского пункта управления, при этом каждый стационарный пост радиоконтроля содержит антенное устройство, выполненное из четырех независимых фазированных антенных решеток продольно поперечного излучения и одной зенитной антенны, установленных на антенной площадке, каждая независимая антенная решетка выполнена из двенадцати кольцевых рамочных антенн, установленных в группы по четыре с образованием трех линеек, через устройства фазирования и блоки фазирования соединенных с блоками усиления, выход зенитной антенны также соединен с блоком усиления, блоки усиления соединены с делителем мощности, соединенным далее со стойкой деления антенного коммутатора, и контрольно-измерительное устройство, выполненное из комплектов аппаратуры обнаружения, пеленгования и технического контроля в количестве не менее двух с выходами на канал связи, при этом каждый из комплектов содержит коммутатор, высокостабильный опорный генератор (ОГ), радиоприемное устройство (РПУ) супергетеродинного типа, два параллельно присоединенных к радиоприемному устройству аналого-цифровых преобразователя (АЦП), соединенных с ЭВМ, предназначенной для управления РПУ и АЦП и осуществляющей обработку поступающей на нее информации, запоминание результатов и передачу результатов по каналам связи для дальнейшей обработки на центральный диспетчерский пункт управления, при этом сигналы со стойки деления антенного коммутатора поступают на входы коммутаторов комплектов аппаратуры обнаружения, пеленгования и технического контроля, сигналы с разных входов коммутаторов коммутируются на РПУ, ОГ формирует опорную частоту, которая подается на РПУ через коммутатор.
Однако, как видно из приведенного описания системы в ней применено централизованное управление с диспетчерского пункта, что приводит к снижению надежности системы, так как неисправность диспетчерского пункта приводит к выходу из строя всей системы радиоконтроля.
Размещение в одном комплекте аппаратуры коммутатора, РПУ, АЦП и ЭВМ, при этом РПУ и АЦП разделены, создает проблему внешней и внутренней ЭМС, что приводит к снижению помехоустойчивости и чувствительности системы.
Отсутствие синхронизации по времени между комплексами системы приводит к нарушению их синхронной работы, что приводит к снижению эффективности и оперативности контроля радиосигналов, особенно радиосигналов быстро изменяющихся по частоте.
Отсутствие мониторинга ионосферы приводит к снижению точности определения местоположения ИРИ.
Применение одной и той же ЭВМ для управления РПУ, АЦП, а также для обработки поступающих на нее данных, запоминания результатов обработки данных и передачи данных по каналам связи, снижает скорость обработки данных и приводит к пропуску радиосигналов, подлежащих контролю.
Данная система выбрана за прототип.
Достигаемым результатом полезной модели являются: повышение надежности системы; решение проблемы внешней и внутренней ЭМС системы для повышения ее помехоустойчивости и чувствительности; обеспечение синхронной работы всех комплексов системы; повышение точности определения местоположения ИРИ, повышение скорости обработки данных.
Достижение указанного результата обеспечивается в предлагаемой системе радиоконтроля, содержащей, по меньшей мере, три пространственно разнесенных контрольно-измерительных комплекса, связанных через канал связи, при этом каждый комплекс содержит антенное устройство (АУ), выполненное из независимых фазированных антенных решеток с блоками фазирования и усиления, устройство коммутации антенн (УКА), опорный генератор (ОГ), средства коммутации, радиоприема и аналого-цифрового преобразования (АЦП), ЭВМ,
отличающейся тем, что, n упомянутых комплексов, где n≥3, объединены посредством канала связи в единую сеть, при этом каждый комплекс дополнительно содержит устройство ионосферного обеспечения (УИО), подключенное к каналу «ИНТЕРНЕТ», устройство единого времени (УЕВ), m территориально разнесенных устройств коммутации, радиоприема и преобразования (УКРП), где m≥2, выполненных с возможностью дополнительного преобразования цифрового электрического сигнала в сигнал оптического диапазона, причем антенные входы устройств коммутации антенн (УКА) соединены с антенными выходами соответствующих АУ, а антенные выходы УКА соединены с соответствующими антенными входами многоканальных РПУ, входящих в УКРП, оптические входы/выходы которых, являющихся оптическими входами/выходами многоканальных РПУ, соединены посредством ВОЛС с соответствующими оптическими выходами/входами автоматизированного рабочего места (АРМ), включающего m устройств цифровой обработки сигналов (УЦОС) и ЭВМ, причем оптическими выходами/входами АРМ являются оптические выходы/входы m УЦОС, входные/выходные шины которых соединены с соответствующими выходными/входными шинами ЭВМ, управляющие входы/выходы АРМ, которыми являются управляющие входы/выходы ЭВМ, посредством ВОЛС соединены с управляющими входами/выходами соответствующих УКА, другие входы/выходы АРМ подключены соответственно к каналу связи, УЕВ, УИО.
При этом, антенное устройство (АУ) может состоять из двух пространственно-разнесенных антенных решеток, одна из которых представляет собой ненаправленные антенные элементы в виде вертикальных несимметричных вибраторов, расположенных по кругу, другая представляет собой направленные антенны бегущей волны, размещенные по кругу.
Антенное устройство (АУ) может состоять из четырех независимых фазированных антенных решеток.
Многоканальное РПУ в УКРП может представлять собой РПУ прямого усиления.
Многоканальное РПУ в УКРП может представлять собой РПУ супергетеродинного типа.
Многоканальное РПУ в УКРП может содержать ОГ.
Многоканальное РПУ в УКРП может включать блок преобразования электрического цифрового сигнала в сигнал оптического диапазона.
Исполнение системы радиоконтроля без центрального диспетчерского пункта, как это имеет место в прототипе, функции которого может исполнять любой из n комплексов, принимая на себя функции ведущего, повышает ее надежность, так как при неисправности любого из n комплексов система решает задачи в полном объеме.
Установка РПУ с оцифровкой принятого сигнала и преобразованием его в оптический диапазон частот, а также территориальное разделение УКРП и АРМ при помощи ВОЛС, позволяет решить проблему внешней и внутренней ЭМС системы и соответственно повысить ее помехоустойчивость и чувствительность.
Установка УЕВ в каждом комплексе позволяет синхронизировать работу всей системы, что позволяет не пропускать радиосигналы, в том числе с быстро изменяющимися частотами, используя накопленную в АРМ каждого из комплексов информацию о радиосигналах.
Установка УИО в каждом комплексе, а также использование информации из «ИНТЕРНЕТ» о состоянии ионосферы от сети международных геофизических обсерваторий в нужный момент времени позволяет более точно определять направление на ИРИ каждым комплексом, а следовательно, точнее определить местоположение ИРИ системой.
Введение в комплекс m УЦОС, оставляя для ЭВМ только функции управления, повышает скорость обработки сигналов, которые поступают от РПУ, что повышает оперативность и эффективность радиоконтроля.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показано подключение n контрольно-измерительных комплексов предлагаемой системы радиоконтроля к каналу связи, а на фиг.2 приведена структурная схема системы радиоконтроля с одним комплексом.
1
n
1
n
1
n
1
n
1
Согласно фиг.1 система состоит из подключаемых к каналу 1 связи пространственно разнесенных комплексов 2…2 радиоконтроля. Канал 1 связи объединяет пространственно разнесенные комплексы 2…2 в единую сеть системы радиоконтроля, при этом входы/выходы каждого комплекса 2…2 соединены с соответствующими входами/выходами канала 1 связи. Каждый из n комплексов 2…2 может работать как в автоматическом, так и в автоматизированном режимах и выполнять функции ведущего комплекса. При этом согласно фиг.2 канал 1 связи соединяется с комплексом 2 (например 2), который состоит из АУ 3, выходы которой соединены со входами соответствующих из m УКРП 4, где m≥2, входами которых являются антенные входы соответствующих УКА 5, антенные выходы которых соединены с антенными входами соответствующих РПУ 6, входы/выходы которых при помощи соответствующих ВОЛС 7 соединены с соответствующими выходами/входами АРМ 8, которыми являются выходы/входы m УЦОС 9, другие соответствующие входы/выходы которых при помощи шины соединены с соответствующими выходами/входами входящей в АРМ 8 ЭВМ 10, управляющие входы/выходы которой по ВОЛС 7 соединены с управляющими выходами/входами соответствующих УКА 5, другие входы/выходы АРМ 8 соединены с выходами/входами комплекса 2, соответствующие входы/выходы которого соединены с каналом 1 связи, с УИО 11, соединенного, в свою очередь, с каналом 12 «ИНТЕРНЕТ», другие соответствующие входы/выходы АРМ 8 соединены с выходами/входами УЕВ 13.
n
n
n
n
Работа системы осуществляется следующим образом. АРМ 8 комплекса 2, выполняющего в данное время функции ведущего комплекса, по каналу 1 связи распределяет задачи радиоконтроля для всех комплексов 2 системы. Выполнение задачи каждым комплексом 2 осуществляется автоматически. Все данные радиоконтроля передаются по каналу связи в АРМ 8, что позволяет вести контроль ИРИ одновременно из нескольких пространственно разнесенных точек в реальном масштабе времени, в то же время происходит накопление данных контроля в каждом комплексе 2. При необходимости, накопленные данные в комплексах 2 могут быть использованы для обнаружения, распознавания, определения местоположения и технического анализа ИРИ в любое время (в отложенном режиме). В комплексе 2 сигнал от АУ 3 поступает в УКРП 4 на вход УКА 5, где производится его усиление, разветвление и коммутация на антенные входы каналов РПУ 6. В РПУ 6 осуществляется частотная избирательность, аналого-цифровое преобразование, предварительная цифровая обработка, электрооптическое преобразование сигналов, и далее по ВОЛС 7 сигналы поступают в АРМ 8 на вход УЦОС 9, где производится оптоэлектронное преобразование и дальнейшая цифровая обработка по обнаружению, распознаванию, определению местоположения, техническому анализу сигналов от ИРИ. Результаты цифровой обработки выводятся на экран монитора ЭВМ 10, накапливаются в запоминающих устройствах, а также передаются по каналу 1 связи в другие комплексы 2 системы. Управление УКА 5 осуществляется от входящей в АРМ 8 ЭВМ 10 по ВОЛС 7. Управление РПУ 6 осуществляется от ЭВМ 10 АРМ 8 по управляющим ВОЛС 7. Дистанционное управление УКА 5 и РПУ 6 осуществляется от других комплексов 2 по каналу 1 связи через ЭВМ 10 АРМ 8.
УЕВ 13, управляемое от ЭВМ 10, синхронизирует каждый комплекс 2 с системой единого времени и тем самым синхронизирует работу всей системы радиоконтроля. Сигналы точного времени от УЕВ 13 поступают в ЭВМ 10 АРМ 8 комплекса 2.
УИО 11 включает в себя: ионозонд вертикального зондирования (ВЗ), приемный пункт наклонного зондирования (НЗ) ионосферы сигналами линейной частотной модуляции (ЛЧМ), блок обработки, включающий прогнозирование пространственного распределения электронной концентрации и его адаптацию к текущей ионосферной информации. УИО 11 при помощи канала 12 «ИНТЕРНЕТ» соединяется с Интернетом, для получения данных об ионосфере от сети международных геофизических обсерваторий. УИО 11 пространственно отнесено от АУ 3, УКРП 4 и АРМ 8. Управление УИО 11 производится от ЭВМ 10 АРМ 8.
Все сигналы управления от ЭВМ 10 АРМ 8 комплекса 2 сопровождаются ответными контрольными сигналами о выполнении произведенного управления, которые выводятся на экран монитора ЭВМ 10.
Рассмотрим пример выполнения устройств контрольно-измерительных комплексов 2 предлагаемой системы радиоконтроля. Комплексы 2 системы радиоконтроля пространственно разнесены между собой на расстояния примерно от одной тысячи до нескольких тысяч километров. Антенные решетки АУ 3 пространственно разнесены на расстояния до нескольких километров.
Антенны АУ 3 могут быть выполнены аналогично прототипу - рамочными, а также: в виде ненаправленных несимметричных и симметричных вибраторов; направленных антенн типа ВГРД, ВГДШ, в виде линий бегущей волны как с вибраторами, так и без вибраторов, например антенн типа БС-2, БШ-2, БЕ-2, АБВ, ромбических и других антенн.
УКА 5 представляет собой автоматизированное устройство, управляемое от АРМ 8 по ВОЛС 7 и выполняется на элементах и устройствах аналогичных, приведенным в патенте РФ на полезную модель №85775.
РПУ 6 прямого усиления может быть выполнен аналогично радиоприемным устройствам и на элементах, приведенных в патентах РФ на полезную модель №88886, а РПУ 6 супергетеродинного типа аналогично РПУ в патента РФ на полезную модель №83162. При этом оба РПУ по указанным патентам обеспечивают возможность преобразования цифрового электрического сигнала в сигнал оптического диапазона.
АРМ 8 может быть выполнен на элементной базе и устройствах, используемых в патентах РФ на полезные модели №88886 и №85775.
УЦОС 10 может быть выполнен на элементной базе и устройствах, используемых в патентах РФ на полезные модели №№83162, 88886, 85775.
Канал 1 связи выполняется в виде высокоскоростных цифровых каналов связи: на спутниковых системах, на основе РРС, на кабельных линиях связи в том числе и на ВОЛС.
УЕВ 13 выполнена в системе GPS/ГЛОНАСС.
УИО 11 может быть выполнена в виде аппаратуры для диагностики ионосферы методами ВЗ и НЗ, на основе базовой станции ионосферного мониторинга "Лань" (БСИМ "Лань"), разработанной в ФГУП "НПП "Полет", г.Нижний Новгород. БСИМ "Лань" представляет собой двухканальный приемопередающий комплекс. Функциональные субблоки станции объединены конструктивно в один блок, представляющий собой корпус настольного исполнения Comptec, европейского стандарта 19", фирма изготовитель Schroff, Германия. БСИМ "Лань" полностью совместима с RCS-4B и позволяет принимать сигналы от сети мирового ионосферного мониторинга. Для снижения помех радиоприему ионозонд ВЗ удаляется на расстояние (на несколько километров) от АУ 3, УКРП 4, АРМ 8 комплекса 2 радиоконтроля.. Имеется также зарубежный промышленный образец ионозонда типа R-2081/TRQ-35(V) модель RCS-4B, разработки фирмы "Barry Recearch" (США). Имеется также серийный образец ионозонда DPS (Digisonde Portable Sounder) разработки Массачусетского университета (США). Канал 12 соединения с Интернетом может быть выполнен в виде линии Ethernet с переходом в ВОЛС.