СИГНАЛЬНО-ПОМЕХОВЫЙ КОМПЛЕКС
SIGNAL-INTERFERENCE COMPLEX

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для формирования сигнально-помеховой обстановки в интересах, например, обоснования характеристик и параметров радиоэлектронных средств (РЭС) для оценки их электромагнитной совместимости и помехозащищенности.
Для оценки качества функционирования РЭС различного назначения и обоснования требований к ним по электромагнитной совместимости, помехозащищенности, а также требований, обеспечивающих их защиту от электромагнитных излучений (помех) естественного и искусственного происхождения требуется создание сигнально-помеховой обстановки, позволяющей обеспечить: формирование сигнально-помеховой обстановки требуемой (заданной) структуры и сложности из различных точек пространства; формирование длительных тактических сигнально-помеховых сценариев, а также возможность оперативного и аппаратно-программного управления формируемой сигнально-помеховой обстановкой и ведения ее оперативного объективного документирования.
При этом качественное решение данных задач является актуальным, так как процедура их решения представляет достаточно трудоемкий и технически сложный процесс.
Достигнутый уровень развития выпускаемого имитационно-измерительного оборудования и способов (математических, программных, технических, технологических и др.) формирования различных видов и параметров сигналов и помех на основе его использования, позволяет решать указанные выше задачи на совершенно иных программном, техническом и технологическом уровнях. Это может быть достигнуто на основе разработки сигнально-помехового комплекса, позволяющего обеспечить: формирование сигнально-помеховой обстановки требуемой (заданной) структуры и сложности из различных точек пространства с привязкой к координатам и времени функционирования устройств (испытываемых РЭС и РЭС формирующих требуемую (заданную) сигнально-помеховую обстановку); формирование длительных по времени тактических сигнально-помеховых сценариев в интересах оценки характеристик и параметров РЭС при их испытаниях, а также возможность оперативного и аппаратно-программного управления формируемой сигнально-помеховой обстановкой и ведения ее оперативного объективного документирования. Предлагаемый комплекс сможет решать широкий спектр испытательных и исследовательских задач в составе систем и комплексов РЭС различного назначения, на всех этапах жизненного цикла РЭС в интересах оценки их электромагнитной совместимости, помехозащищенности и информационных возможностей.
Известно устройство формирования радиопомех /1. Устройство формирования радиопомех. - Патент на изобретение RU №2484590, H04K 3/00, 10.06.2013 г./. Устройство содержит: последовательно соединенные приемную антенну, приемно-возбудительный блок и радиопередающий блок с передающей антенной, а также блок формирования помех и блок управления, а также последовательно соединенные блок разрешения, блок тактовой синхронизации, генератор псевдослучайной последовательности и блок радиоподавления сверточных каналов связи. Данное устройство позволяет расширить функциональные возможности по формированию радиопомех в части подавления линий (каналов) радиосвязи.
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности создания требуемой сигнально-помеховой обстановки мобильным источником сигналов из различных точек пространства с привязкой к координатам и времени функционирования приемных и передающих устройств РЭС.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является, принятый за прототип, комплекс формирования сигнально-помеховой обстановки 12. Комплекс формирования сигнально-помеховой обстановки. - Патент на изобретение RU №2626384, H04K 3/00, 26.07.2017 г./. Устройство содержит: приемную антенну последовательно соединенную с приемно-возбудительным блоком, которые расположены в наземной части устройства, а также последовательно соединенные радиопередающий блок и передающую антенну, связанную по радиоканалу с приемной антенной и расположенные на беспилотном летательном аппарате (БЛА), представляющим собой бортовую часть устройства, на котором также размещена микро-ЭВМ, первый выход которой является входом радиопередающего блока, второй выход микро-ЭВМ является входом бортового устройства управления микро-ЭВМ, выход которого является ее входом, на БЛА также размещены бортовой полетный контроллер и бортовое устройство управления БЛА, взаимосвязанные между собой, при этом наземная часть устройства содержит наземную ЭВМ управления, первый выход которой является вторым входом приемно-возбудительного блока, связанного выходом с ее первым входом, второй выход наземной ЭВМ управления является входом расположенного в наземной части устройства управления микро-ЭВМ, связанного по радиоканалу с бортовым устройством управления микро-ЭВМ, третий выход наземной ЭВМ управления является входом расположенного в наземной части устройства управления БЛА, связанного по радиоканалу с бортовым устройством управления БЛА, а выходом с третьим входом наземной ЭВМ управления.
Недостатками данного комплекса формирования сигнально-помеховой обстановки являются: жестко заданные один или несколько алгоритмов формирования сигналов и помех в радиопередающем блоке, а также отсутствие возможности формирования длительных по времени (нескольких) тактических сигнально-помеховых сценариев за один вылет БЛА из-за существенных массогабаритных характеристик бортового оборудования, размещаемого на нем, что не позволяет БЛА находиться в воздухе требуемое для их формирование время, и возможности оперативного (интерактивно) изменения алгоритма формирования параметров сигналов и помех по результатам обработки сигналов, соответствующих режимам функционирования испытуемого РЭС в реальном масштабе времени.
Задачей изобретения является аппаратно-программное управление формированием требуемой (заданной) сигнально-помеховой обстановки (тактических сценариев) для РЭС мобильным источником сигналов (помех) из различных точек пространства с привязкой к координатам и времени функционирования испытываемого РЭС и РЭС формирующего требуемую (заданную) сигнально-помеховую обстановку и ведение объективного документирования параметров сигналов, помех и координатного положения РЭС источника сигналов (помех).
Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной задачи, является повышение качества и оперативности обоснования параметров РЭС для оценки их электромагнитной совместимости и помехозащищенности за счет формирования длительных по времени (нескольких) тактических сигнально-помеховых сценариев за один вылет БЛА вследствие снижения массово-габаритных характеристик бортового оборудования и оперативного (интерактивного) изменения алгоритма формирования параметров сигналов и помех на основе учета режимов функционирования испытываемого РЭС в реальном масштабе времени.
Указанная задача и достижение заявленного технического результата достигаются за счет того, что в известное устройство содержащее приемную антенну последовательно соединенную с приемно-возбудительным блоком, которые расположены в наземной части устройства, а также содержащее БЛА, представляющий собой бортовую часть устройства, на котором размещены: бортовое устройство управления микро-ЭВМ, а также бортовой полетный контроллер и бортовое устройство управления БЛА, взаимосвязанные между собой, при этом наземная часть устройства содержит наземную ЭВМ управления, первый выход которой является вторым входом приемно-возбудительного блока, связанного выходом с ее первым входом, второй выход наземной ЭВМ управления является входом расположенного в наземной части устройства управления микро-ЭВМ, связанного по радиоканалу с бортовым устройством управления микро-ЭВМ, третий выход наземной ЭВМ управления является входом расположенного в наземной части устройства управления БЛА, связанного по радиоканалу с бортовым устройством управления БЛА, а выходом с третьим входом наземной ЭВМ управления, вводится испытываемое РЭС на базе радиолокационной станции типа П-18Р /3. Военно-техническая подготовка. Устройство РЛС РТВ ВВС. Радиолокационная станция П-18Р: учеб.: в 2 ч. Ч. 1/ Е.Н. Гарин, Д.Д. Дмитриев, В.Н. Тяпкин и др.; ред. Е.Н. Гарин. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012 г./, располагаемое в непосредственной близости с приемной антенной наземной части устройства, приемо-передающая антенна расположенная на БЛА на базе логопериодической антенны типа AARONIA 9803/5 /4. Руководство по эксплуатации AARONIA 9803/5. Германия, 2016 г./, связанной по радиоканалу с приемной антенной и испытываемым РЭС, выход которой является входом приемника типа /5. Радиоприемные устройства. Под. ред. Жуковского А.П. - М: Высшая школа, 1989, стр. 8-10/ последовательно связанного с демодулятором типа /6. Плашков В.В. Радиоприемные устройства - М: Радио и связь, 1984, стр. 12-14/, выход которого является вторым входом субмодуля цифро-аналогового формирования (ЦАФ) сигнально-помеховой обстановки (СПО), первый выход которого является входом приемо-передающей антенны, а второй выход входом бортового устройства управления микро-ЭВМ, связанного своим выходом с первым входом субмодуля ЦАФ СПО.
Субмодуль ЦАФ СПО, включает два модуля: аналоговый модуль на основе платы DAC3283EVM производства Texas Instruments США /7. Руководство пользователя компании Texas Instruments: США, 2010 г./, включающей векторный модулятор, тактовый генератор, фильтрующие цепи, что позволяет использовать ее как генератор аналоговых сигналов, и цифровой модуль на основе отладочной платы DE1-SoC Terasic Technologies США /8. Руководство пользователя для платы DE1-SoC компания Terasic Technologies: США, 2014 г./ конфигурация которой позволяет использовать ее для реализации логики работы векторного генератора сигналов. Данный субмодуль осуществляет цифро-аналоговую обработку формируемых сигналов и помех, а также сигналов управления их излучением с привязкой ко времени. Субмодуль ЦАФ СПО на основе двух плат имеет массово-габаритные характеристики существенно меньшие по сравнению с векторным генератором сигналов типа SGT 100А/9. Руководство пользователя SGT 100А. Германия: каталог фирмы Rohde&Schwarz, 2015 г./, используемым в прототипе 12. Комплекс формирования сигнально-помеховой обстановки. - Патент на изобретение RU №2626384, H04K3, 26.07.2017 г./ для формирования сигнально-помеховой обстановки.
Предложено устройство, содержащее существенные признаки прототипа: приемную антенну, последовательно соединенную с приемно-возбудительным блоком, которые расположены в наземной части устройства, а также содержащее БЛА, представляющий собой бортовую часть устройства, на котором размещены: бортовое устройство управления микро-ЭВМ, а также бортовой полетный контроллер и бортовое устройство управления БЛА, взаимосвязанные между собой, при этом наземная часть устройства содержит наземную ЭВМ управления, первый выход которой является вторым входом приемно-возбудительного блока, связанного выходом с ее первым входом, второй выход наземной ЭВМ управления является входом расположенного в наземной части устройства управления микро-ЭВМ, связанного по радиоканалу с бортовым устройством управления микро-ЭВМ, третий выход наземной ЭВМ управления является входом расположенного в наземной части устройства управления БЛА, связанного по радиоканалу с бортовым устройством управления БЛА, а выходом с третьим входом наземной ЭВМ управления.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство обладает другими существенными, отличительными от прототипа признаками:
наличием новых элементов - введены: испытываемое РЭС, а также размещенные на БЛА: приемо-передающая антенна, связанная по радиоканалу с приемной антенной и испытываемым РЭС, выход которой является входом приемника последовательно связанного с демодулятором, выход которого является вторым входом субмодуля ЦАФ СПО, первый выход которого является входом приемо-передающей антенны, а второй выход входом бортового устройства управления микро-ЭВМ, связанного своим выходом с первым входом субмодуля ЦАФ СПО.
Ниже изобретение и сущность предлагаемого устройства описаны более детально.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого комплекса формирования сигнально-помеховой обстановки. Данный комплекс содержит: приемопередающую антенну - 1, приемник - 2, демодулятор - 3, бортовое устройство управления микро-ЭВМ - 4, наземное устройство управления микро-ЭВМ - 5, бортовой полетный контроллер - 6, бортовое устройство управления БЛА - 7, наземное устройство управления БЛА - 8, приемную антенну - 9, приемно-возбудительный блок - 10, наземную ЭВМ управления - 11, беспилотный летательный аппарат - 12, субмодуль ЦАФ СПО - 13, испытываемое РЭС - 14.
При этом на БЛА - 12 размещено бортовое оборудование: приемопередающая антенна - 1, связанная по радиоканалу с приемной антенной - 9 и испытываемым РЭС - 14, выход которой является входом приемника - 2 последовательно связанного с демодулятором - 3, выход которого является вторым входом субмодуля ЦАФ СПО - 13, первый выход которого является входом приемо-передающей антенны, а второй выход входом бортового устройства управления микро-ЭВМ - 4, связанного своим выходом с первым входом субмодуля ЦАФ СПО - 13, а также бортовой полетный контроллер - 6, связанный своим выходом с входом бортового устройства управления БЛА - 7, выход которого является его входом.
Кроме того, наземная часть комплекса содержит последовательно соединенные приемную антенну - 9 и приемно-возбудительный блок - 10, выход которого является первым входом наземной ЭВМ управления - 11, связанной своим первым выходом с его вторым входом, а вторым выходом - со входом наземного устройства управления микро-ЭВМ - 5, связанного по радиоканалу с бортовым устройством управления микро-ЭВМ - 4, а выходом со вторым входом наземной ЭВМ управления - 11, третий выход которой является входом наземного устройства управления БЛА - 8, связанного по радиоканалу с бортовым устройством управления БЛА - 7, а выходом с третьим входом наземной ЭВМ управления - 11.
При этом приемная антенна - 9, располагается в непосредственной близости от фазового центра испытываемого РЭС - 14.
Для реализации предлагаемого технического решения может быть использовано стандартное оборудование. Так, например, в качестве: приемопередающей антенны - 1 может быть использована логопериодическая антенна типа AARONIA 9803/5 /4. Руководство по эксплуатации AARONIA 9803/5. Германия, 2016 г./; приемника - 2 может быть использован приемник /5. Радиоприемные устройства. Под. ред. Жуковского А.П. – М.: Высшая школа, 1989, стр. 8-10/; демодулятора - 3 может быть использован демодулятор /6. Плашков В.В. Радиоприемные устройства - М: Радио и связь, 1984, стр. 12-14/; бортового устройства управления микро-ЭВМ - 4 может быть использован радиомодем типа Radio Telemetry /10. Руководство по эксплуатации радиомодема. США: каталог фирмы Pixhawk, 2014 г./; наземного устройства управления микро-ЭВМ - 5 может быть использован радиомодем типа Radio Telemetry /10. Руководство по эксплуатации радиомодема. США: каталог фирмы Pixhawk, 2014 г./; бортового полетного контроллера - 6 может быть использован бортовой полетный контроллер типа Pixhawk /11. Свободная энциклопедия мультикоптеров. США: каталог фирмы Pixhawk, 2016 г./; бортового устройства управления БЛА - 7 может быть использован радиомодем типа Radio Telemetry /10. Руководство по эксплуатации радиомодема. США: каталог фирмы Pixhawk, 2014 г./; наземного устройства управления БЛА - 8 может быть использован радиомодем типа Radio Telemetry /10. Руководство по эксплуатации радиомодема. США: каталог фирмы Pixhawk, 2014 г./; приемной антенны - 9 может быть использована антенна типа П6-23А /12. Руководство по эксплуатации измерительной антенны П6-23А. Беларусь, 1995 г./; приемно-возбудительного блока - 10 может быть использован анализатор спектра типа Agilent Е4407В /13. Контрольно измерительные решения Agilent. США: каталог фирмы Agilent, 2008 г./; наземной ЭВМ управления - 11 может быть использована наземная ЭВМ управления типа персонального компьютера на основе процессора Intel /14. Каталог процессоров фирмы Intel. США, 2016 г./; беспилотного летательного аппарата - 12 может быть использован беспилотный летательный аппарат типа /15. Беспилотный летательный аппарат. - Патент на изобретение RU №2666493, В64С 39/00, 07.09.2018 г./; субмодуля ЦАФ СПО - 13, выполненного на основе двух плат, может быть использован аналоговый модуль на основе платы DAC3283EVM /7. Руководство пользователя компании Texas Instruments: США, 2010 г./, цифровой модуль на основе платы DE1-SoC /8. Руководство пользователя для платы DE1-SoC компания Terasic Technologies: США, 2014 г./ и испытываемого РЭС - 14 может использоваться радиолокационная станция типа П-18Р /3. Военно-техническая подготовка. Устройство РЛС РТВ ВВС. Радиолокационная станция П-18Р: учеб.: в 2 ч. Ч. 1/ Е.Н. Гарин, Д.Д. Дмитриев, В.Н. Тяпкин и др.; ред. Е.Н. Гарин. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012 г./.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Перед началом функционирования предлагаемого комплекса формирования сигнально-помеховой обстановки требуемый (заданный) состав сигналов и помех, а также тактические сигнально-помеховые сценарии с привязкой ко времени записываются в память субмодуля ЦАФ СПО - 13, также требуемые параметры сигналов управления излучением сигналов и помех с привязкой ко времени записываются в память субмодуля ЦАФ СПО - 13. Кроме этого требуемая траектория полета БЛА - 12 (полетный план) с привязкой ко времени записывается в память бортового полетного контроллера БЛА - 6. Также выполняется синхронизация времени начала функционирования испытываемого РЭС - 14 и субмодуля ЦАФ СПО - 13.
Для начала функционирования предлагаемого комплекса формирования сигнально-помеховой обстановки на наземной ЭВМ управления - 11 запускается управляющая программа. БЛА - 12 с привязкой ко времени выполняет полет по запрограммированным в его полетном контроллере - 6 точкам. Полетная информация, в том числе координаты и состояние оборудования БЛА с полетного контроллера - 6 связанного своим выходом с входом, а входом с выходом бортового устройства управления БЛА - 7 по его радиоканалу передается на наземное устройство управления БЛА - 8, связанное выходом с третьим входом наземной ЭВМ управления - 11 для контроля и оперативного управления полетом БЛА оператором. Субмодуль ЦАФ СПО - 13 через свой первый выход формирует требуемую (заданную) сигнально-помеховую обстановку, синхронизированную по времени с началом функционирования испытываемого РЭС - 14.
В процессе функционирования испытываемого РЭС - 14 радиосигналы с выхода его излучающей антенны принимаются приемо-передающей антенной - 1, связанной по радиоканалу с данным РЭС, через выход приемопередающей антенны - 1, являющийся входом приемника - 2 сигналы передаются в последовательно связанный с ним демодулятор - 3, выход которого является вторым входом субмодуля ЦАФ СПО - 13. По результатам работы демодулятора - 3 определяются текущие параметры излучения испытываемого РЭС - 14 (несущая частота, длительность и частота следования импульсов, вид и параметры внутриимпульсной модуляции и др.), которые передаются в субмодуль ЦАФ СПО - 13 в реальном масштабе времени для изменения алгоритма формирования сигналов и помех в ходе проведения испытаний.
Сформированная сигнально-помеховая обстановка с выхода субмодуля ЦАФ СПО - 13 поступает на вход приемо-передающей антенны - 1, которая излучает сигналы и помехи в направлении испытываемого РЭС - 14 и приемной антенны - 9, располагаемой в непосредственной близости от фазового центра испытуемого РЭС - 14. Информация о созданной сигнально-помеховой обстановке через бортовое устройство управления микро-ЭВМ - 4, связанное своим выходом с первым входом субмодуля ЦАФ СПО - 13, второй выход которого является его входом, передается по радиоканалу на наземное устройство управления микро-ЭВМ - 5, которое своим выходом связано со вторым входом наземной ЭВМ управления - 11, для контроля и оперативною управления формируемой сигнально-помеховой обстановкой оператором. Приемная антенна - 9, принимает сигналы и помехи, излучаемые приемопередающей антенной - 1, и передает их на первый вход приемно-возбудительного блока - 10, представляющего собой анализатор сигналов, который по интерфейсу связи через свой выход передает их на первый вход наземной ЭВМ управления - 11 для оперативного контроля и документирования. Оператор управления, наблюдая на мониторе наземной ЭВМ управления - 11 результаты объективного контроля проведением испытаний: сформированную субмодулем ЦАФ СПО - 13 и переданную через приемо-передающую антенну - 1 по радиоканалу на приемную антенну - 9 и приемно-возбудительный блок - 10 сигнально-помеховую обстановку, координаты положения БЛА - 12 и режимы функционирования приемно-возбудительного блока - 10, при необходимости, с использованием управляющей программы оперативно вносит изменения в план испытаний через наземную ЭВМ управления - 11, связанную через первый выход со вторым входом приемно-возбудительного блока - 10, через второй выход с входом наземного устройства управления микро-ЭВМ - 5 и через третий выход с входом наземного устройства управления БЛА - 8, которые по радиоканалам управления связаны с бортовым устройством управления микро-ЭВМ - 4 и бортовым устройством управления БЛА - 7 соответственно.
Таким образом, применение предлагаемого комплекса позволит сформировать требуемую (заданную) сигнально-помеховую обстановку для РЭС мобильным источником сигналов (помех) из различных точек пространства с привязкой к координатам и времени функционирования испытываемого РЭС и источника сигналов (помех); формировать длительные по времени (несколько) тактических сигнально-помеховых сценариев за один вылет БЛА вследствие снижения массово-габаритных характеристик бортового оборудования; оперативно и аппаратно-программно управлять формируемой сигнально-помеховой обстановкой, а также проводить оперативное объективное документирование параметров сигналов, помех и координатного положения источника сигналов (помех).
Это позволит повысить качество и оперативность обоснования параметров РЭС для оценки их электромагнитной совместимости и помехозащищенности.
Отличительные признаки заявляемого комплекса формирования сигнально-помеховой обстановки обеспечивают появление новых свойств, не достигаемых в прототипе и аналогах. Проведенный сопоставительный анализ известных технических решений (аналогов) и уровня техники в исследуемой и смежных предметных областях позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного изобретения условию "новизны".
Результаты поиска известных решений в области радиолокации, радиотехники и антенных измерений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого комплекса, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".
Изобретение является "промышленно приемлемым", поскольку совокупность характеризующих его признаков обеспечивает возможность его осуществления, работоспособность и воспроизводимость для формирования требуемой (заданной) сигнально-помеховой обстановки в интересах оценки качества функционирования РЭС, так как для реализации заявленного комплекса может быть использовано стандартное промышленное оборудование и предлагаемое изобретение может быть внедрено в существующих системах и комплексах для оценки помехозащищенности, электромагнитной совместимости и информационных возможностей РЭС, а также использоваться в различных областях радиолокации, радиотехники и измерений.