УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ВОЗДУШНОЙ ОБСТАНОВКИ

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности, к устройству для сбора и обработки данных воздушной обстановки, поступающих от нескольких радиолокационных станций (РЛС).
В связи с тем, что зоны обзора РЛС часто перекрываются, сведения об одном и том же воздушном объекте могут поступать одновременно от нескольких станций. В идеальном случае такие отметки воздушных объектов должны накладываться одна на другую. Однако практически совпадения не наблюдается из-за систематических и случайных ошибок в измерении координат воздушных объектов, различного времени локации, а также из-за ошибок, возникающих при учете параллакса между точками стояния РЛС и пунктом третичной обработки, на котором устанавливается устройство для сбора и обработки данных воздушной обстановки.
В этой связи с особой остротой встает задача однозначной идентификации воздушных объектов, данные о которых одновременно поступают от различных РЛС с перекрывающимися зонами обзора.
Известны устройства и системы, которые могли бы быть использованы для решения поставленной задачи (1, 2).
Первое из известных устройств содержит блоки приема и хранения данных, соединенные с блоками управления и обработки данных, блоки поиска и селекции, подключенные к блокам хранения данных и отображения, синхронизирующие входы которых соединены с выходами блока управления (1).
Существенный недостаток данного устройства состоит в невозможности решения задачи обновления данных, хранимых в его памяти одновременно с решением задачи выдачи содержания этих данных пользователям в реальном масштабе времени.
Известно и другое устройство, содержащее блоки обработки данных, информационные входы которых соединены с блоками приема данных и управления, а выходы подключены к первой группе блоков памяти, центральный процессор, входы которого соединены с выходами блоков памяти первой группы и блоков обработки данных, а выходы соединены с входами блоков памяти второй группы и блоков отображения данных (2).
Последнее из перечисленных выше технических решений наиболее близко к описываемому.
Недостаток этого технического решения заключается в невысоком быстродействии, обусловленном тем, что выполнение процедуры идентификации объектов реализуется путем предварительной записи их координат в базу данных с последующей выборкой требуемых данных для обработки, что неизбежно приводит к невозможности идентификации объектов в реальном масштабе времени.
Цель изобретения - повышение быстродействия устройства путем исключения процедур предварительного занесения данных воздушных объектов в базу данных и последующего поиска их координат для решения задачи идентификации воздушных объектов.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок приема данных воздушной обстановки, информационный и синхронизирующий входы которого являются информационным и синхронизирующими входами устройства, при этом информационный вход устройства предназначен для приема данных воздушной обстановки от радиолокационных станций, а синхронизирующий выход устройства предназначен для приема синхронизирующих импульсов занесения данных радиолокационных станций в блок приема данных воздушной обстановки, блок выдачи данных воздушной обстановки, информационный выход которого является информационным выходом системы, предназначенным для выдачи данных о воздушной обстановки пользователям и для документирования, а тактирующий выход является сигнальным выходом, предназначенным для выдачи сигналов управления выдачей данных, и блок управления записью и считыванием данных воздушной обстановки, управляющий вход которого является управляющим входом устройства, предназначенным для приема сигналов управления выдачей документированных данных воздушной обстановки, информационный выход блока управления записью и считыванием данных воздушной обстановки является адресным выходом устройства, а первый и второй синхронизирующие выходы блока управления записью и считыванием данных воздушной обстановки являются первым и вторым синхронизирующими выходами устройства, предназначенными для выдачи сигналов управления на первый и второй каналы прерывания сервера базы данных, отличающееся тем, что оно содержит блок селекции источников данных воздушной обстановки, один информационный вход которого соединен с первым информационным выходом блока приема данных
воздушной обстановки, другой информационный вход блока селекции источников данных воздушной обстановки подключен ко второму выходу блока приема данных воздушной обстановки, синхронизирующий вход блока селекции источников данных воздушной обстановки соединен с синхронизирующим входом системы, а установочный вход блока селекции источников данных воздушной обстановки подключен к установочному выходу блока выдачи данных воздушной обстановки, первый и второй информационные входы которого соединены с первым и вторым информационными выходами блока селекции источников данных воздушной обстановки соответственно, блок идентификации воздушных объектов, один и второй синхронизирующие входы которого подключены к первому и второму синхронизирующим выходам блока селекции источников данных воздушной обстановки соответственно, а первый и второй синхронизирующие выходы блока идентификации воздушных объектов соединены с первым и вторым синхронизирующими входами блока выдачи данных воздушной обстановки соответственно, и блок селекции базового адреса данных воздушной обстановки, вход которого соединен с тактирующим выходом блока выдачи данных воздушной обстановки, информационный выход блока селекции базового адреса данных воздушной обстановки подключен к информационному входу блока управления записью и считыванием данных воздушной обстановки, а синхронизирующий выход блока селекции базового адреса данных воздушной обстановки соединен с синхронизирующим входом блока управления записью и считыванием данных воздушной обстановки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена структурная схема устройства, на фиг.2 - структурная схема блока селекции источников данных воздушной обстановки, на фиг.3 - структурная схема блока идентификации воздушных объектов, на фиг.4 - структурная схема блока выдачи данных воздушной обстановки, на фиг.5 - структурная схема блока селекции базового адреса данных воздушной
обстановки, на фиг.6 - структурная схема блока управления записью и считыванием данных воздушной обстановки.
Устройство (фиг.1) содержит блок 1 приема данных воздушной обстановки, блок 2 селекции источников данных воздушной обстановки, блок 3 идентификации воздушных объектов, блок 4 выдачи данных воздушной обстановки, блок 5 селекции базового адреса данных воздушной обстановки, блок 6 управления записью и считыванием данных воздушной обстановки.
На фиг.1 также показаны информационный 11, синхронизирующий 12 и управляющий 13 входы системы, а также информационный выход 14, адресный выход 15 системы, тактирующий выход 16, первый 17 и второй 18 синхронизирующие выходы системы.
Блок 1 (фиг.1) приема данных воздушной обстановки выполнен в виде регистра, имеющего информационный 11 и синхронизирующий 12 входы, а также первый 19 и второй 20 информационные выходы.
Блок 2 (фиг.2) селекции источников данных воздушной обстановки содержит дешифратор 21, регистры 22, 23, элементы 24-25 И, группы 26, 27 элементов И, и элемент 28 задержки. На чертеже показаны первый 30 и второй 31 информационные входы, синхронизирующий вход 32, и установочный вход 33, а также первый 34 и второй 35 информационные выходы, а также первый 36 и второй 37 синхронизирующие выходы.
Блок 3 (фиг.3) идентификации воздушных объектов содержит генератор 41 тактирующих импульсов, триггер 42, элементы 43-45 И, элементы 46, 47 ИЛИ, счетчик 48. На чертеже показаны первый 51 и второй синхронизирующие входы, а также первый 53 и второй 54 синхронизирующие выходы.
Блок 4 (фиг.4) выдачи данных воздушной обстановки содержит триггеры 61, 62, группы 63, 64 элементов И, элемент 65 ИЛИ, группу 66 элементов ИЛИ, и элементы 67, 68 задержки. На чертеже показаны
информационные 71, 722 и синхронизирующий 73, 74 входы, а также информационный 75, тактирующий 76 и установочный 77 выходы.
Блок 5 (фиг.5) селекции базового адреса данных воздушной обстановки содержит блок 81 памяти, выполненный в виде постоянного запоминающего устройства, регистр 82, триггер 83, элементы 84-85 И, элемент 86 ИЛИ, элементы 87, 88 задержки. На чертеже показаны синхронизирующий 90 вход, а также информационный 91 и синхронизирующий 92 выходы.
Блок 6 (фиг.6) управления записью и считыванием данных воздушной обстановки содержит реверсивный счетчик 130, компаратор 131, сумматор 132, триггер 133, группу 134 элементов И, элементы 135-139 ИЛИ, элементы 140-145 задержки. На чертеже показаны информационный 146, первый 147 и второй 148 синхронизирующие входы, а также информационный 149, первый 150 и второй 151 синхронизирующие выходы.
Все узлы и элементы устройства выполнены на стандартных потенциально-импульсных элементах. Цепи начальной установки элементов и узлов устройства в исходное состояние для упрощения структурной схемы устройства не показаны.
Устройство работает следующим образом.
В процессе обзора воздушного пространства от радиолокационных станций обзора на информационный вход блока 1 последовательно во времени поступают кодограммы донесений, имеющие следующую структуру данных:
КОД
КОД
КОД
КОД
КОД
Номер РЛС, приславшей донесение
Номер воздушного объекта
Координаты воздушного объекта
Характеристика воздушного объекта
Время локации
Данная кодограмма с входа 11 устройства поступает на информационный вход блока 1, куда и заносится синхронизирующим импульсом с входа 12 устройства.
С выхода 19 блока 1 кодовая комбинация, соответствующая номеру РЛС, приславшей данную кодограмму, поступает на информационный вход 30 блока 2, откуда она выдается на вход дешифратора 21.
Дешифратор 21 расшифровывает кодовую комбинацию и подготавливает цепи прохождения данных с входа 31 и синхронизирующего сигнала с входа 32, открывая элементы И группы 26 и элемент 24 И соответственно.
В результате этого полная кодограмма донесения РЛС с выхода 20 блока 1 через вход 31 блока 2 и элементы 26 И группы поступает на информационный вход регистра 22.
Параллельно с этим, синхронизирующий импульс с входа 12 устройства поступает на вход 32 блока 2, где задерживается элементом 28 на время занесения кодограммы в блок 1 и срабатывания дешифратора 21, и далее опрашивает состояния элементов 24, 25 И.
Учитывая то обстоятельство, что открытым по одному входу будет только элемент 24 и, то пройдя этот элемент И, синхронизирующий импульс поступает как на синхронизирующий вход регистра 22, занося в него содержимое входной кодограммы, так через выход 36 блока 2 он поступает на вход 51 блока 3.
Таким образом, кодограмма с координатами воздушного объекта, полученными от конкретной РЛС, будет записана в регистр 22 блока 2, откуда содержание кодограммы через выход 34 блока 2 поступает на информационный вход 71 блока 4.
Параллельно с этим, синхронизирующий импульс приема первой кодограммы с входа 51 блока 3 поступает на прямой вход триггера 42 и устанавливает его в единичное состояние, при котором высокий потенциал с прямого выхода триггера 42 открывает по одному входу элемент 43 И, к другому входу которого подключен генератор тактирующих импульсов, период следования которых выбран с учетом скорости перемещения воздушных объектов, например, за один тактовый период воздушный объект сможет переместиться на расстояние 10 метров.
Тактирующие импульсы генератора 41, пройдя элемент 43 И, поступают на счетный вход счетчика 48, подсчитывающего заданное число импульсов, соответствующее размеру временного строба, в пределах которого может находиться только одна отметка от воздушного объекта. Как только наступает переполнение счетчика 48, он сбрасывается в исходное состояние.
Таким образом, если за интервал стробирования после поступления кодограммы от первой РЛС не поступило донесений от других РЛС, зоны обзора которых перекрываются, то сигнал переполнения счетчика 48, во-первых, выдается через элемент 47 ИЛИ на выход 53 блока 3 и далее поступает через вход 73 блока 4 на прямой вход триггера 61, устанавливая его в единичное состояние, при котором триггер 61 открывает группу 63 элементов И, подключая тем самым выход 34 блока 2 через элементы 63 и группы и элементы 66 ИЛИ группы к информационному выходу устройства.
Во-вторых, импульс переполнения счетчика 48 проходит элемент 46 ИЛИ на установочный вход триггера 42 и возвращает его в исходное состояние, при котором триггер 42 низким потенциалом с прямого выхода закрывает элемент 43 И, отключая, тем самым, генератор 41 от входа счетчика 48.
Параллельно с этим процессом, синхронизирующий импульс с входа 73 блока 4 проходит элемент 65 ИЛИ, задерживается элементом 67 на время срабатывания триггера 61 и далее, во-первых, с выхода 76 выдается как на выход 16 устройства в качестве сигнала управления выдачей кодограммы пользователям, так и на вход 90 блока 5 для запуска процедуры документирования данных воздушной обстановки, откуда он подается на одни входы элементов 84, 85 И.
Однако, открытым по одному входу будет только элемент 85 И, так как на один из его входов подается высокий потенциал с инверсного выхода триггера 83, находящегося в исходном состоянии.
В результате синхронизирующий импульс с входа 90 проходит элемент 85 И, и поступает на вход фиксированной ячейки памяти ПЗУ 81, где хранится опорный адрес буферной зоны памяти сервера, отведенной для хранения записей данных воздушной обстановки.
Тот же синхронизирующий импульс с выхода элемента 85 и задерживается элементом 87 на время считывания кода из ПЗУ 81, и, во-первых, поступает на синхронизирующий вход регистра 82, занося в него опорный адрес записи.
Во-вторых, этот же импульс поступает на единичный вход триггера 83 и устанавливает его в единичное состояние, при котором элемент 85 И будет закрыт, а элемент 84 И - открыт. Тем самым будет подготовлена цепь прохождения следующего синхронизирующего импульса с входа 90.
И, наконец, в-третьих, импульс с выхода элемента задержки 87 проходит элемент 86 ИЛИ, вновь задерживается элементом 88 на время занесения кода адреса в регистр 82 и с выхода 92 блока 5 поступает на вход 147 блока 6.
Код адреса записи с выхода 91 блока 5 выдается на вход 146 блока 6 и далее на один вход сумматора 132, к другому входу которого подключен выход счетчика 130, соединенный также с одним входом компаратора 131, на другой вход которого постоянно подан «нулевой код».
Синхронизирующий импульс с входа 147, во-первых, сразу же через элемент 135 ИЛИ поступает на синхронизирующий вход сумматора 132, который суммирует код опорного адреса с входа 146 с нулевым кодом счетчика 130, находящегося к этому моменту времени в исходном состоянии и выдает оставшийся без изменения код адреса записи на вход элементов 134 И группы.
Во-вторых, этот же импульс проходит элемент 138 ИЛИ и поступает на прямой вход триггера 133, устанавливая последний в единичное состояние, при котором высоким потенциалом с прямого выхода открываются элементы 134 И группы по другому входу, подключая тем самым выход сумматора 132 к выходу 149. В результате этого опорный адрес записи выдается на адресный 15 выход устройства.
В-третьих, синхронизирующий импульс с входа 147 задерживается элементом 140 на время формирования итогового кода на адресном 15 выходе устройства и через выход 150 выдается на выход 17 устройства в качестве сигнала управления записью.
Этот сигнал поступает на вход первого канала прерывания сервера базы данных, по которому сервер переходит на подпрограмму записи содержимого блока 4 с выхода 14 устройства в базу данных по адресу, сформированному на выходе 15 устройства.
Кроме того, импульс с выхода элемента 140 задержки поступает на счетный вход счетчика 130, фиксируя первую запись, а также после задержки элементом 145 на время записи данных в базу данных системы, данный импульс проходит вход элемента 139 ИЛИ, устанавливая триггер 139 в исходное состояние. Возвращаясь в исходное состояние триггер 139 закрывает элементы 134 И группы по одному входу и, тем самым, отключает выход сумматора 132 от адресного 15 выхода устройства.
Если же после поступления донесения от первой РЛС на вход 11 устройства поступает донесение другой РЛС, зона обзора которой перекрывается с зоной обзора первой РЛС, то в этом случае после записи кодограммы в блок 1 дешифратор 21 откроет элементы 27 И группы и элемент 25 И, обеспечивая занесение входной кодограммы в регистр 23.
В этом случае синхронизирующий импульс с входа 32 блока 2 проходит через другой элемент 25 И, и с выхода 37 блока 2 поступает на вход 52 блока 3, откуда он подается на одни входы элементов 44 и 45 И, управляемые состоянием триггера 42.
Здесь возможны две ситуации.
Первая ситуация возникает в том случае, если кодограмма донесения второй РЛС принадлежит тому же воздушному объекту, координаты которого зафиксировала первая РЛС.
В этом случае триггер 42 будет находиться в единичном состоянии и элемент 44 будет открыт. Синхронизирующий импульс с входа 52 пройдет элемент 44 И, затем 47 ИЛИ и с выхода 53 блока 3 и далее поступает через вход 73 блока 4 на прямой вход триггера 61, устанавливая его в единичное состояние, при котором триггер 61 открывает группу 63 элементов И, подключая тем самым выход 34 блока 2 через элементы 63 И группы и элементы 66 ИЛИ группы к информационному выходу устройства.
Во-вторых, импульс с выхода элемента 44 И проходит элемент 46 ИЛИ на установочный вход триггера 42 и возвращает его в исходное состояние, при котором триггер 42 низким потенциалом с прямого выхода закрывает элемент 43 И, отключая, тем самым, генератор 41 от входа счетчика 48.
Параллельно с этим процессом, синхронизирующий импульс с входа 73 блока 4 проходит элемент 65 ИЛИ, задерживается элементом 67 на время срабатывания триггера 61 и далее, во-первых, с выхода 76 выдается как на выход 16 устройства в качестве сигнала управления выдачей кодограммы пользователям, так и на вход 90 блока 5 для запуска процедуры документирования данных воздушной обстановки, откуда он подается на одни входы элементов 84, 85 И.
Вторая ситуация возникает, если вторая РЛС обнаруживает отметку другого воздушного объекта.
В этом случае время приема кодограммы второй РЛС превышает размеры временного стробирования, определяемого счетчиком 48 блока 3, и, следовательно триггер 42 блока 3 будет находиться в исходном состоянии, при котором высоким потенциалом с инверсного выхода триггера 42 будет открыт элемент 45 И.
В результате этого синхронизирующий импульс с входа 52 пройдет элемент 45 И, и с выхода 54 блока 3 поступит на вход 74 блока 4 и далее на прямой вход триггера 62, устанавливая его в единичное состояние, при котором триггер 62 открывает группу 64 элементов И, подключая тем самым выход 35 блока 2 через элементы 64 И группы и элементы 66 ИЛИ группы к информационному выходу 14 устройства.
Параллельно с этим процессом, синхронизирующий импульс с входа 74 блока 4 проходит элемент 65 ИЛИ, задерживается элементом 67 на время срабатывания триггера 61 и далее, во-первых, с выхода 76 выдается как на выход 16 устройства в качестве сигнала управления выдачей кодограммы пользователям, так и на вход 90 блока 5 для запуска процедуры документирования данных воздушной обстановки, откуда он подается на одни входы элементов 84, 85 И.
Кроме того, синхронизирующий импульс с выхода элемента 67 блока 4 задержки вновь задерживается элементом 68 на время выдачи и документирования данных воздушной обстановки, и затем выдается на установочные входы триггеров 61, 62 блока 4 и с выхода 77 блока 4 на установочный вход 33 блока 2.
При необходимости выдачи документированных данных воздушной обстановки на вход 13 устройства поступает сигнал запроса данных, который поступает на вход 148 блока 6 и далее, во-первых, через элемент 138 ИЛИ поступает на единичный вход триггера 133, устанавливая его в единичное состояние, при котором высоким потенциалом с прямого выхода открываются элементы 134 И группы по другому входу, подключая тем самым выход сумматора 132 к выходу 149.
В результате этого, адрес последней записи, сохраненной в сумматоре 132 с выхода 149 выдается на адресный 15 выход устройства.
Во-вторых, синхронизирующий импульс с входа 148 задерживается элементом 143 на время срабатывания триггера 133 и через элемент 137 ИЛИ выдается на выход 18 в качестве сигнала управления считыванием данных. С выхода 18 устройства сигнал поступает на вход второго канала прерывания сервера базы данных.
По этому сигналу сервер переходит на подпрограмму считывания содержимого ячейки базы данных по указанному на выходе 15 адресу, и выдачи первой записи данных воздушной обстановки.
Кроме того, синхронизирующий импульс с выхода элемента 137 ИЛИ задерживается элементом 144 на время считывания данных из базы данных, и, во-первых, через элемент 136 ИЛИ поступает на установочный вход сумматора 132, сбрасывая его в исходное состояние.
Во-вторых, этот импульс поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 130, уменьшая его показания на единицу.
В-третьих, данный импульс задерживается элементом 141 на время срабатывания реверсивного счетчика 130 и поступает на синхронизирующий вход компаратора 131.
Компаратор 131 сравнивает показания реверсивного счетчика 130 с нулевым кодом, подаваемым на его другой вход, и пока показания счетчика 130 больше нулевого кода, то на выходе А компаратора 131 формируется сигнал, который, во-первых, через элемент 135 ИЛИ поступает на синхронизирующий вход сумматора 132, который по этому сигналу суммирует код опорного адреса с входа 146 с уменьшенными на единицу показаниями реверсивного счетчика 130 и выдает итоговый адрес на адресный 15 выход устройства.
Во-вторых, этот же импульс задерживается элементом 142 задержки на время срабатывания сумматора 132, проходит элемент 137 ИЛИ и с выхода 151 выдается на выход 18 в качестве очередного сигнала управления считыванием данных.
По этому сигналу сервер вновь переходит на подпрограмму считывания содержимого ячейки базы данных по указанному на выходе 15 адресу, и выдачи очередной записи базы данных на средства отображения и печати (на чертеже не показаны).
Кроме того, синхронизирующий импульс с выхода элемента 137 ИЛИ вновь задерживается элементом 144 на время считывания данных из базы данных, и, во-первых, вновь через элемент 136 ИЛИ поступает на установочный вход сумматора 132, сбрасывая его в исходное состояние. Во-вторых, он вновь поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 130, уменьшая его показания на единицу.
В-третьих, он задерживается элементом 141 на время срабатывания реверсивного счетчика 130 и поступает на синхронизирующий вход компаратора 131.
Компаратор 131 вновь сравнивает показания реверсивного счетчика 130 с нулевым кодом, подаваемым на его другой вход, и пока показания счетчика 130 больше нулевого кода, то на выходе А компаратора 121 формируется сигнал, который, во-первых, через элемент 135 ИЛИ поступает на синхронизирующий вход сумматора 132, который по этому сигналу суммирует код опорного адреса с входа 146 с уменьшенными на единицу показаниями реверсивного счетчика 130 и выдает итоговый адрес на адресный 15 выход устройства.
Описанный процесс считывания данных воздушной обстановки продолжается до тех пор, пока компаратор 131 не зафиксирует факт равенства нулю показаний реверсивного счетчика 130, свидетельствующего о том, что все строки записи данных воздушной обстановки выданы на средства отображения и печати.
Этот факт будет подтвержден выдачей импульса на выход В компаратора 131, который поступает на установочные входы реверсивного счетчика 130, сумматора 132 и триггера 133.
Таким образом, введение новых узлов и блоков позволило существенно повысить быстродействие устройства путем исключения процедур предварительного занесения данных воздушных объектов в базу данных и последующего поиска их координат для решения задачи идентификации воздушных объектов.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания заявки:
1. Патент США №5136708 М. кл. G 06 F 15/16,1992
2. Патент США №5129083 М. кл. G 06 F 12/00, 15/40, 1992 (прототип).