ИМИТАТОР РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к области радиолокации, в частности к устройствам контроля работоспособности радиолокационных систем.
Известно устройство моделирования упрощенной структурной схемы РЛС [Испытания РЛС Оценка характеристик Под редакцией А.И.Леонова Москва " Радио и связь" 1990 стр.31], содержащее модель входных воздействий, блок организации работы модели РЛС в реальном масштабе времени, блок имитации координат цели, имитатор шумового сигнала, имитатор ответного сигнала, блок формирования выходного потока, алгоритм работы РЛС, блок обработки результатов моделирования. На этом устройстве моделируются траектории полета, радиолокационные характеристики целей и основные устройства РЛС, а алгоритмы работы РЛС,
реализованные на штатных ЭВМ станции, берутся реальными. При этом модель РЛС создается на ЭВМ, входящей в состав вычислительных средств станции. Однако оценка требуемых параметров с помощью моделирования требует проверки соответствия модели и реальной станции.
Наиболее близким по технической сущности является [«Устройство наземного контроля радиолокационных систем управления» RU 2174238 С1 опубл.27.09.2001 г.], которое содержит имитатор шумового сигнала и имитатор ответного сигнала, антенну, устройство аттенюаторов, имитатор зондирующего сигнала, имитатор уводящего сигнала, имитатор прицельного сигнала, имитатор многократного сигнала, коммутирующее устройство, радиолокационную систему управления (РЛСУ), устройство сопряжения, устройство регистрации, вычислитель сигналов управления РЛСУ, имитатор сигналов системы индикации, вычислитель сигналов исполнительных объектов, вычислитель навигационных сигналов, блок контроля и коммутации и блок управления. Блок управления шиной соединен с первым входом блока контроля и коммутации, первый выход которого соединен со входом вычислителя сигналов управления РЛСУ, а выход вычислителя сигналов управления РЛСУ соединен с первым входом РЛСУ, второй выход блока контроля и коммутации подключен ко входу имитатора сигналов системы индикации, выход которого соединен со вторым входом РЛСУ. Третий выход блока контроля и коммутации подключен ко входу вычислителя сигналов исполнительных объектов, выход которого соединен с третьим входом РЛСУ, четвертый выход блока контроля и коммутации соединен со входом вычислителя навигационных сигналов,
выход которого подключен к четвертому входу РЛСУ. Пятый выход блока контроля и коммутации соединен шиной со входом коммутирующего устройства, первый выход которого соединен со входом имитатора многократного сигнала. Выход имитатора многократного сигнала подключен к первому входу устройства аттенюаторов. Второй выход коммутирующего устройства соединен со входом имитатора ответного сигнала, выход имитатора ответного сигнала подключен ко второму входу устройства аттенюаторов. Третий выход коммутирующего устройства соединен со входом имитатора прицельного сигнала, выход имитатора прицельного сигнала соединен с третьим входом устройства аттенюаторов, четвертый выход коммутирующего устройства соединен со входом имитатора уводящего сигнала, выход имитатора уводящего сигнала подключен к четвертому входу устройства аттенюаторов, пятый выход коммутирующего устройства подключен ко входу имитатора шумового сигнала. Выход имитатора шумового сигнала соединен с пятым входом устройства аттенюаторов, шестой выход коммутирующего устройства соединен со входом имитатора зондирующего сигнала, выход имитатора зондирующего сигнала подключен к шестому входу устройства аттенюаторов, выход устройства аттенюаторов соединен с антенной. Кроме того, выход РЛСУ соединен со входом устройства сопряжения, выход устройства сопряжения соединен со входом устройства регистрации, а выход устройства регистрации подключен ко второму входу блока контроля и коммутации.
Недостатками известных устройств является невозможность моделирования полета летательного аппарата с установленной на
нем бортовой радиолокационной станцией в динамическом режиме.
Техническим результатом предполагаемого технического решения является обеспечение моделирования динамики полета летательного аппарата с установленной на нем бортовой радиолокационной станцией и имитации изменения по дальности и скорости сигнала цели.
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что имитатор радиолокационных систем управления содержит имитатор шумового сигнала, имитатор ответного сигнала, антенну, устройство аттенюаторов, имитатор уводящего сигнала, имитатор прицельного сигнала, имитатор многократного сигнала, коммутирующее устройство, радиолокационную систему управления (РЛСУ), устройство сопряжения, устройство регистрации, вычислитель сигналов управления РЛСУ, имитатор сигналов системы индикации, вычислитель сигналов исполнительных объектов, блок контроля и коммутации и блок управления. Блок управления шиной соединен с первым входом блока контроля и коммутации, первый выход которого соединен со входом вычислителя сигналов управления РЛСУ, а выход вычислителя сигналов управления РЛСУ соединен с первым входом РЛСУ. Второй выход блока контроля и коммутации подключен ко входу имитатора сигналов системы индикации, выход которого соединен со вторым входом РЛСУ, третий выход блока контроля и коммутации подключен ко входу вычислителя сигналов исполнительных объектов, выход которого соединен с третьим входом РЛСУ. Пятый выход блока контроля и коммутации шиной соединен со входом
коммутирующего устройства, первый выход которого соединен со входом имитатора многократного сигнала. Выход имитатора многократного сигнала подключен к первому входу устройства аттенюаторов, второй выход коммутирующего устройства соединен со входом имитатора ответного сигнала. Выход имитатора ответного сигнала подключен во второму входу устройства аттенюаторов, третий выход коммутирующего устройства соединен со входом имитатора прицельного сигнала, выход имитатора прицельного сигнала соединен с третьим входом устройства аттенюаторов. Четвертый выход коммутирующего устройства соединен со входом имитатора уводящего сигнала, выход имитатора уводящего сигнала подключен к четвертому входу устройства аттенюаторов, пятый выход коммутирующего устройства подключен ко входу имитатора шумового сигнала, выход имитатора шумового сигнала соединен с пятым входом устройства аттенюаторов, выход устройства аттенюаторов соединен с антенной, кроме того выход РЛСУ соединен со входом устройства сопряжения. Выход устройства сопряжения соединен со входом устройства регистрации, а выход устройства регистрации подключен ко второму входу блока контроля и коммутации.
Новым в предлагаемой полезной модели является введение первого задатчика начальных условий, формирователя параметров управления, вычислителя, интегратора, формирователя географических координат, устройства формирования траектории, а также модулятора, имитатора видеосигнала цели, второго задатчика начальных условий, генератора и формирователя стробов скорости и кодов Доплера. Четвертый выход блока контроля и коммутации соединен с входом первого задатчика начальных условий, выход которого подключен к первому входу формирователя
параметров управления, второй вход которого соединен с первым выходом устройства формирования траектории. Выход формирователя параметров управления подключен к последовательно соединенным вычислителю, интегратору, выход которого соединен с первым входом формирователя географических координат, второй вход которого соединен с вторым выходом устройства формирования траектории. Выход формирователя географических координат подключен к четвертому входу РЛСУ, кроме того, шестой выход коммутирующего устройства соединен с входом второго задатчика начальных условий, первый выход которого соединен с первым входом имитатора видеосигнала цели. Второй выход второго задатчика начальных условий подключен к входу формирователя стробов скорости и кодов Доплера, первый выход которого соединен со вторым входом имитатора видеосигнала цели, а второй его выход подключен к второму входу модулятора. Первый вход модулятора соединен с выходом генератора, а его третий вход с выходом имитатора видеосигнала цели, выход модулятора подключен к шестому входу устройства аттенюаторов.
На фиг.1 изображена блок-схема устройства наземного контроля радиолокационных систем управления.
На фиг.2 изображена блок-схема устройства аттенюаторов.
На фиг.3 изображена блок-схема коммутирующего устройства.
На фиг.4 изображена блок схема РЛСУ.
На фиг.3 изображена блок-схема устройства регистрации.
Имитатор радиолокационных систем управления состоит из антенны 1, устройства аттенюаторов 2, выполненного, например, по схеме, приведенной на фиг.2, имитатора шумового
сигнала 3, выполненного, например, в виде генератора шумового сигнала в доплеровском диапазоне частот, имитатора уводящего сигнала 4, выполненного, например, в виде перестраиваемого генератора, имитатора прицельного сигнала 5, выполненного в виде, например, генератора, формирующего импульсный сигнал доплеровской частотой равной доплеровской частоте цели, имитатора ответного сигнала 6, выполненного, например, в виде генератора и линии задержки с регулируемым временем задержки сигнала, имитатора многократного сигнала 7, выполненного, например, в виде генератора серий импульсов, коммутирующего устройства 8, выполненного, например, по схеме, приведенной на фиг 3, радиолокационной системы управления 9 (РЛСУ), выполненной, например, по схеме, приведенной на фиг.4, устройства сопряжения 10, устройства регистрации 11, выполненного, например, в виде последовательно соединенных монитора и оптимального фильтра, при этом выход оптимального фильтра соединен со вторым входом схемы И блока контроля и коммутации, вычислителя сигналов управления радиолокационной системой управления 12, выполненной в виде ЭВМ, имитатора сигналов системы индикации 13, выполненной в виде генераторов сигналов отметок дальности, скорости, угла места, азимута, траектории цели, вычислителя сигналов исполнительных элементов 14 выполненной, например, в виде ЭВМ, блока контроля и коммутации контроля и коммутации 15, пример схемы выполнения которого приведен на фиг.5, и блока управления 16, выполненного, например, в виде персонального компьютера
дисплеем. Кроме того, в него входят первый задатчик начальных условий 17, формирователь параметров управления 18, вычислитель 19, интегратор 20, устройство формирования траектории 21, формирователь географических координат 22, модулятор 23, генератор 24, имитатор видеосигналов цели 25, второй задатчик начальных условий 26, формирователь стробов скорости и кодов Доплера 27.
Блок управления 16 шиной соединен с первым входом блока контроля и коммутации 15, первый выход которого соединен со входом вычислителя сигналов управления РЛСУ 12, а выход вычислителя сигналов управления РЛСУ 12 соединен с первым входом РЛСУ 9. Второй выход блока контроля и коммутации 15 подключен ко входу имитатора сигналов системы индикации 13, выход которого соединен со вторым входом РЛСУ 9, третий выход блока контроля и коммутации 15 подключен ко входу вычислителя сигналов исполнительных объектов 14, выход которого соединен с третьим входом РЛСУ 9. Пятый выход блока контроля и коммутации 15 шиной соединен со входом коммутирующего устройства 8, первый выход которого соединен со входом имитатора многократного сигнала 7. Выход имитатора многократного сигнала 7 подключен к первому входу устройства аттенюаторов 2, второй выход коммутирующего устройства 8 соединен со входом имитатора ответного сигнала 6. Выход имитатора ответного сигнала 6 подключен во второму входу устройства аттенюаторов 2, третий выход коммутирующего устройства 8 соединен со входом имитатора прицельного сигнала 5, выход имитатора прицельного сигнала 5 соединен с третьим входом устройства аттенюаторов 2. Четвертый выход коммутирующего устройства 8
соединен со входом имитатора уводящего сигнала 4, выход имитатора уводящего сигнала 4 подключен к четвертому входу устройства аттенюаторов 2, пятый выход коммутирующего устройства 8 подключен ко входу имитатора шумового сигнала 3, выход имитатора шумового сигнала 3 соединен с пятым входом устройства аттенюаторов 2, выход устройства аттенюаторов 2 соединен с антенной 1, кроме того, выход РЛСУ 9 соединен со входом устройства сопряжения 10. Выход устройства сопряжения 10 соединен со входом устройства регистрации 11, а выход устройства регистрации 11 подключен ко второму входу блока контроля и коммутации 15. Четвертый выход блока контроля и коммутации 15 соединен с входом первого задатчика начальных условий 17, выход которого подключен к первому входу формирователя параметров управления 18, второй вход которого соединен с первым выходом устройства формирования траектории 21. Выход формирователя параметров управления 18 подключен к последовательно соединенным вычислителю 19, интегратору 20, выход которого соединен с первым входом формирователя географических координат 22, второй вход которого соединен с вторым выходом устройства формирования траектории 21. Выход формирователя географических координат 22 подключен к четвертому входу РЛСУ 9. Шестой выход коммутирующего устройства 8 соединен с входом второго задатчика начальных условий 26, первый выход которого соединен с первым входом имитатора видеосигнала цели 25. Второй выход второго задатчика начальных условий 26 подключен к входу формирователя стробов скорости и кодов Доплера 27, первый выход которого соединен со вторым входом имитатора видеосигнала цели 25, а второй его выход подключен к второму входу модулятора 23. Первый вход модулятора 23 соединен с выходом
генератора 24, а его третий вход с выходом имитатора видеосигнала цели 25, выход модулятора 23 подключен к шестому входу устройства аттенюаторов 2.
Устройство аттенюаторов состоит из сумматора 28 и перестраиваемых аттенюаторов 29, 30, 31, 32, 33, 34 с ручной регулировкой.
Коммутирующее устройство 8 состоит из декодирующих устройств 35, 36, 37, 38, 39, 40 и коммутаторов 41, 42, 43, 44, 45, 46.
Радиолокационная система управления 9 содержит радиолокационную станцию (РЛС) 47, блок переключателей режимов радиолокационной станции 48, блок индикации РЛС 49, вычислитель параметров цели для системы управления исполнительными объектами 50, вычислитель навигационных характеристик 51.
Блок контроля и коммутации 15 содержит декодирующие устройства 52, 53, 54, 55, коммутаторы 56, 57, 58, 59 и схему И 60.
Устройство регистрации 10 содержит монитор 61 и оптимальный фильтр 62.
Имитатор радиолокационных систем управления работает в двух основных режимах: в режиме проверки работоспособности и в режиме контроля радиолокационной системы управления. В режиме проверки работоспособности вычислителя сигналов управления РЛСУ 12, имитатора сигналов системы индикации 13 и вычислителя сигналов исполнительных объектов 14 на них подаются через блок контроля и коммутации 15, последовательно сформированные по команде оператора в блоке управления 16 тестовые сигналы. С выходов этих блоков сигналы подаются соответственно на вход 1 блока
переключения режимов РЛС 48, вход 2 блока индикации РЛС 49, вход 3 вычислителя параметров цели для системы управления исполнительными элементами 50 и на вход 4 вычислителя навигационных характеристик 51 с выхода формирователя географических координат 22. В случае неисправности одного из блоков, сигнал о неисправности не проходит через оптимальный фильтр 62 устройства регистрации 11, так как не соответствует форме тестового сигнала, например, шахматного вида, не отражается на мониторе 61 устройства регистрации 11 и не поступает на схему И 60 блока контроля и коммутации 15, и не поступает на коммутирующее устройство 8 на подключение имитатора шумового сигнала 3, имитатора уводящего сигнала 4, имитатора прицельного сигнала 5, имитатора ответного сигнала 6, имитатора многократного сигнала 7 и на второй задатчик начальных условий. Оператор по получению информации о неисправности проверяемого блока принимает меры по восстановлению его работоспособности. В случае исправности вычислителя сигналов управления РЛСУ 12, имитатора сигналов системы индикации 13 и вычислителя сигналов исполнительных элементов 14, а также первого задатчика начальных условий 17, формирователя параметров управления 18, вычислителя 19, интегратора 20, формирователя географических координат 22 и устройства формирования траектории 21 система переходит в режим контроля имитатора радиолокационных систем управления.
По команде оператора с блока управления 16 через блок контроля и коммутации 15 и коммутирующее устройство 8 выдаются
0
последовательно команды на формирование в имитаторе шумового сигнала 3, имитаторе уводящего сигнала 4, имитаторе прицельного сигнала 5, имитаторе ответного сигнала 6 и имитаторе многократного сигнала 7 сигналов, уровень которых регулируется устройством аттенюаторов 2. С шестого выхода коммутирующего устройства 8 выдается команда на второй задатчик начальных условий 26, где задаются начальная скорость и начальная дальность имитируемого зондирующего сигнала цели. Начальная скорость поступает на формирователь скорости и кодов Доплера 27, в котором происходит формирование закона изменения скорости от времени. Начальная дальность поступает в имитатор видеосигналов цели 25, где изменяется расстановка импульсов, пропорционально дальности до цели. Видеоимпульсы цели и код доплеровского сдвига частоты поступают соответственно на третий и второй входы модулятора 23, на первый вход которого подается с генератора 24 сигнал несущей частоты f. На выходе модулятора 23 формируется сигнал цели, с изменяемыми во времени скоростью и дальностью, которые подаются на устройство аттенюаторов 2.
На сумматоре 28 устройства аттенюаторов 2 происходит смешивание сигналов, например, зондирующий сигнал с модулятора 23 смешивается с шумовым сигналом, зондирующий сигнал с уводящим сигналом и т.д. Сформированные сигналы поочередно, через антенну 1 излучаются и принимаются антенной
РЛСУ 9. На блок переключателей режимов 48 РЛСУ 9 приходят с вычислителя сигналов управления РЛСУ 12 сигналы, характеризующие режимы работы РЛС, в частности Обзор, Захват сигнала цели, Сопровождение и т д., которые, в свою очередь, поступают на пульт управления РЛС 47. На блок индикации РЛС 49 РЛСУ 9 с имитатора сигналов системы индикации подаются сигналы, характеризующие различные виды отметок, высвечивающихся на блоке индикации РЛС 49 РЛСУ 9, которые далее подаются на индикатор РЛС 47. С вычислителя сигналов исполнительных объектов 14 сигналы целеуказания исполнительных объектов подаются на вычислитель параметров цели для системы управления исполнительными объектами 50, которые далее поступают на ЭВМ РЛС 47.
0
0
0
0
0
0
0
y0
x
z
H
Для моделирования динамики полета летательного аппарата с установленной на нем бортовой радиолокационной станцией с четвертого выхода блока контроля и коммутации 15 поступает команда на вход первого задатчика начальных условий 17, в котором осуществляется путем набора задание начальных координат Х, Z, H, скорости V, направления полета ψ - курс, θ - тангаж, параметров траектории движения, γ - крен, n - перегрузка по вертикали, которые поступают на вход формирователя параметров управления 18, с выхода которого по вычисленным параметрам управления полета для заданной траектории, в вычислителе 19 определяются составляющие вектора скорости летательного аппарата V, V, V, которые интегрируются в интеграторе 20, на выходе которого определяются координаты X, Z, H летательного аппарата в
абсолютной системе координат, которые поступают в формирователь географических координат 22. Формирователь параметров управления 18 формирует сигналы управления в зависимости от требуемой траектории полета, задаваемой в устройстве формирования траектории 21 в виде перегрузки летательного аппарата по вертикали и его крена. С выхода формирователя географических координат 22 широта и долгота летательного аппарата поступают в РЛСУ 9 для учета движения носителя.
В результате на устройство регистрации 11 поступают сигналы, с приемного устройства РЛС 47, характеризующие основные характеристики контролируемой радиолокационной системы, такие как энергетический потенциал, усиление антенны, среднюю и импульсную мощности излучения, коэффициент шума, форму пеленгационной характеристики, точность сопровождения, количество и степень готовности исполнительных объектов и т.д. с учетом динамики носителя и целей без проведения натурных испытаний.