ЦИФРОВОЙ ИМИТАТОР БОРТОВЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

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.] 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, радиолокационная система 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 в входу блока
контроля и коммутации.
Недостатком известных устройств наземного контроля радиолокационных систем управления является обеспечение контроля и настройки РЛСУ, имитируя работу систем бортового радиоэлектронного оборудования одного объекта.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является обеспечение контроля и настройки РЛСУ, имитируя работу систем бортового радиоэлектронного оборудования не только одного объекта, но и взаимодействия нескольких объектов в группе для осуществления единого тактического плана.
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что цифровой имитатор бортовых радиолокационных систем, содержит имитатор шумового сигнала, имитатор ответного сигнала, антенну, устройство аттенюаторов, имитатор зондирующего сигнала, имитатор уводящего сигнала, имитатор прицельного сигнала, имитатор многократного сигнала, коммутирующее устройство, радиолокационную система 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 к 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 с 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 сигнал, 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 с 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. 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 дополнительное введение имитатора управляющих команд, задатчика начальных параметров цели, устройства временной синхронизации, устройства целераспределения, устройства индикации, устройства пересчета параметров имитируемых целей. Второй выход блока управления подключен ко входу имитатора управляющих команд, первый выход которого соединен с задатчиком начальных параметров цели, выход которого подключен к первому входу устройства пересчета параметров имитируемых целей. Второй выход имитатора управляющих команд соединен с устройством временной синхронизации, выход которого соединен с вторым входом устройства пересчета параметров имитируемой цели, первый выход которого подключен к третьему входу устройства индикации. Второй выход устройства пересчета параметров имитируемых целей соединен с пятым входом РЛСУ, второй выход РЛСУ соединен с входом устройства целераспределения, выход устройства целераспределения подключен ко второму входу устройство индикации. Второй выход вычислителя навигационных сигналов подключен к первому входу устройства индикации.
На фиг.1 изображена блок-схема цифрового имитатора бортовых радиолокационных систем.
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.
Цифровой имитатор бортовых радиолокационных систем состоит из антенны 1, устройства аттенюаторов 2, выполненного, например, по схеме, приведенной на фиг.2, имитатора зондирующего сигнала 3, имитатора шумового сигнала 4, выполненного, например, в виде генератора шумового сигнала в доплеровском диапазоне частот, имитатора уводящего сигнала 5, выполненного, например, в виде
перестраиваемого генератора, имитатора прицельного сигнала 6, выполненного в виде, например, генератора, формирующего импульсный сигнал доплеровской частотой равной доплеровской частоте цели, имитатора ответного сигнала 7, выполненного, например, в виде генератора и линии задержки с регулируемым временем задержки сигнала, имитатора многократного сигнала 8, выполненного, например, в виде генератора серий импульсов, коммутирующего устройства 9, выполненного, например, по схеме, приведенной на фиг 3, радиолокационной системы управления 10 (РЛСУ), выполненной, например, по схеме приведенной на фиг.4, устройства сопряжения 11, устройства регистрации 12, 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 13, выполненной в виде ЭВМ, имитатора сигналов системы индикации 14, выполненной в виде генераторов сигналов отметок дальности, скорости, угла места, азимута, траектории цели, вычислителя сигналов исполнительных объектов 15 выполненной, например, в виде ЭВМ, вычислителя навигационных сигналов 16 блока контроля и коммутации контроля и коммутации 17, пример схемы выполнения которого, приведен на фиг.5 и блока управления 18, выполненного, например, в виде персонального компьютера дисплеем. Кроме того, в него входят имитатор управляющих команд 19. задатчик начальных параметров цели 20, устройство временной синхронизации 21, устройство пересчета параметров имитируемых целей 22, устройство индикации 23, устройство целераспределения 24.
Блок управления шиной соединен с первым входом блока контроля и коммутации 17, первый выход которого соединен со входом вычислителя сигналов управления РЛСУ 13, а выход вычислителя сигналов управления РЛСУ 13 соединен с первым входом РЛСУ 10, второй выход блока контроля и коммутации 17 подключен ко входу имитатора сигналов системы индикации 14, выход которого соединен со вторым входом РЛСУ 10, третий выход блока контроля и коммутации 17 подключен к входу вычислителя сигналов исполнительных объектов 15, выход которого соединен с третьим входом РЛСУ 10. Четвертый выход блока контроля и коммутации 17 соединен со входом вычислителя навигационных сигналов 16, выход которого подключен к четвертому входу РЛСУ 10, пятый выход блока контроля и коммутации 17 соединен шиной с входом коммутирующего устройства 9, первый выход которого соединен со
входом имитатора многократного сигнала 8. Выход имитатора многократного сигнала 8 подключен к первому входу устройства аттенюаторов 2, второй выход коммутирующего устройства 9 соединен со входом имитатора ответного сигнал 7, выход имитатора ответного сигнала 7 подключен ко второму входу устройства аттенюаторов 2. Третий выход коммутирующего устройства 9 соединен со входом имитатора прицельного сигнала 6, выход имитатора прицельного сигнала 6 соединен с третьим входом устройства аттенюаторов 2, четвертый выход коммутирующего устройства 9 соединен с входом имитатора уводящего сигнала 5. Выход имитатора уводящего сигнала 5 подключен к четвертому входу устройства аттенюаторов 2, пятый выход коммутирующего устройства 9 подключен ко входу имитатора шумового сигнала 4. Выход имитатора шумового сигнала 4 соединен с пятым входом устройства аттенюаторов 2, шестой выход коммутирующего устройства 9 соединен со входом имитатора зондирующего сигнала 3, выход имитатора зондирующего сигнала 3 подключен к шестому входу устройства аттенюаторов 2, выход устройства аттенюаторов 2 соединен с антенной 1. Выход РЛСУ 10 соединен со входом устройства сопряжения 11, выход устройства сопряжения 11 соединен со входом устройства регистрации 12, а выход устройства регистрации 12 подключен ко второму входу блока контроля и коммутации 17. Второй выход блока управления 18 подключен ко входу имитатора управляющих команд 19, первый выход которого соединен с задатчиком начальных параметров цели 20, выход которого подключен к первому входу устройства пересчета параметров имитируемых целей 22. Второй выход имитатора управляющих команд 19 соединен с устройством временной синхронизации 21, выход которого соединен с вторым входом устройства пересчета параметров имитируемой цели 22, первый выход которого подключен к третьему входу устройства индикации 23. Второй выход устройства пересчета параметров имитируемых целей 22 соединен с пятым входом РЛСУ 10, второй выход РЛСУ 10 соединен с входом устройства целераспределения 24, выход устройства целераспределения 24 подключен ко второму входу устройство индикации 23. Второй выход вычислителя навигационных сигналов 16 подключен к первому входу устройства индикации 23.
Устройство аттенюаторов состоит из сумматора 25 и перестраиваемых аттенюаторов 26, 37, 28, 29, 30 с ручной регулировкой.
Коммутирующее устройство 8 состоит из декодирующих устройств 32, 33, 34, 35, 36, 37 и коммутаторов 38, 39, 40, 41, 42, 43.
Радиолокационная система управления 10 содержит радиолокационную станцию (РЛС) 44, блок переключателей режимов радиолокационной станции 45, блок индикации РЛС 46, вычислитель параметров цели для системы
управления исполнительными объектами 47, вычислитель навигационных характеристик 48
Блок контроля и коммутации 17 содержит декодирующие устройства 48, 49, 50, 51, коммутаторы 52, 53, 54, 55 и схему И 56.
Устройство регистрации 12 содержит монитор 57 и оптимальный фильтр 58.
Цифровой имитатор бортовых радиолокационных систем работает в двух основных режимах: в режиме проверки работоспособности и в режиме контроля радиолокационной системы управления. В режиме проверки работоспособности вычислителя сигналов управления РЛСУ 13, имитатора сигналов системы индикации 14 и вычислителя сигналов исполнительных объектов 15 на них подаются через блок контроля и коммутации 17, последовательно сформированные по команде оператора в блоке управления 18 тестовые сигналы. С выходов этих блоков сигналы подаются соответственно на вход 1 блока переключения режимов РЛС 45, вход 2 блока индикации РЛС 46, вход 3 вычислителя параметров цели для системы управления исполнительными элементами 47 и на вход 4 вычислителя навигационных характеристик 48 с выхода вычислителя навигационных сигналов 16. В случае неисправности одного из блоков, сигнал о неисправности не проходит через оптимальный фильтр 58 устройства регистрации 12, так как не соответствует форме тестового сигнала, например, шахматного вида, не отражается на мониторе 57 устройства регистрации 12 и не поступает на схему И 56 блока контроля и коммутации 17, и не поступает на коммутирующее устройство 9 на подключение имитатора шумового сигнала 4, имитатора уводящего сигнала 5, имитатора прицельного сигнала 6, имитатора ответного сигнала 7, имитатора многократного сигнала 8 и на имитатор зондирующих сигналов 3. Оператор по получению информации о неисправности проверяемого блока принимает меры по восстановлению его работоспособности. В случае исправности вычислителя сигналов управления РЛСУ 13, имитатора сигналов системы индикации 14 и вычислителя сигналов исполнительных элементов 15, вычислителя навигационных сигналов 16 а также задатчика начальных параметров цели 20, устройства временной синхронизации 21, устройства пересчета параметров имитируемых целей 22, устройства индикации 23, устройства целераспределения 24 система переходит в режим контроля многофункционального имитатора радиолокационных систем управления.
По команде оператора с блока управления 18 через блок контроля и коммутации 17 и коммутирующее устройство 9 выдаются последовательно команды на формирование в имитаторе шумового сигнала 4, имитаторе уводящего сигнала 5, имитаторе прицельного сигнала 6, имитаторе ответного сигнала 7 и имитаторе многократного сигнала 8 сигналов, уровень которых регулируется устройством аттенюаторов 2.
На сумматоре 25 устройства аттенюаторов 2 происходит смешивание сигналов, например, зондирующий сигнал с имитатора зондирующего сигнала 3 смешивается с шумовым сигналом, зондирующий сигнал с уводящим сигналом и т.д. Сформированные сигналы поочередно, через антенну 1 излучаются и принимаются антенной РЛСУ 10. На блок переключателей режимов 45 РЛСУ 10 приходят с вычислителя сигналов управления РЛСУ 13 сигналы, характеризующие режимы работы РЛС, в частности Обзор, Захват сигнала цели, Сопровождение и т.д., которые в свою очередь поступают на пульт управления РЛС 44. На блок индикации РЛС 40 РЛСУ 10 с имитатора сигналов системы индикации подаются сигналы, характеризующие различные виды отметок, высвечивающихся на блоке индикации РЛС 40 РЛСУ 10, которые далее подаются на индикатор РЛС 44. С вычислителя сигналов исполнительных объектов 15 сигналы целеуказания исполнительных объектов, подаются на вычислитель параметров цели для системы управления исполнительными объектами 47, которые далее поступают на ЭВМ РЛС 44. В результате на устройство регистрации 12 поступают сигналы с приемного устройства РЛС 44, 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.
При поступлении с блока управления 18 команды на включение многофункционального режима работы в имитаторе управляющих команд 19 задается количество имитируемых объектов. Для каждого заданного имитируемого объекта в задатчике начальных параметров цели 20 задается необходимое количество, вид (воздушные или наземные), начальные координаты и параметры движения имитируемых целей. Информация об имитируемых целях используется в устройстве временной синхронизации 21 для формирования циклограммы выдачи информации в РЛСУ 10, которая изменяется в зависимости
от количества взаимодействующих объектов.
Устройство пересчета параметров имитируемых целей 22 для каждого объекта осуществляет расчет координат имитируемых целей на момент выдачи по формулам:
i-l
i
Х[k]=X[k]+ V[k] Δt cos ψ[k]
i-l
i
Z[k]=Z[k]+ V[k] Δt cos ψ[k]
i-l
i
H[k]=H[k],
где X, Z, H - координаты целей в абсолютной системе координат,
V - скорость имитируемой цели,
Δt - момент выдачи информации,
ψ - направление движения имитируемой цели по курсу,
и выдает в РЛСУ 10 информацию об имитируемых целях.
Информация, выдаваемая в РЛСУ 10 поступает в устройство индикации 23 для каждого из имитируемых объектов для визуального контроля по каждому объекту. Сформированные РЛСУ 10 информационные целевые потоки для различных взаимодействующих объектов поступают в устройство целераспределения 24, которое выбирает из общего массива требуемую информацию для отображения в устройстве индикации 23 для каждого из имитируемых объектов, что позволяет осуществлять контроль за работой РЛСУ 10. Таким образом, цифровой имитатор бортовых радиолокационных систем позволяет в условиях отсутствия реального оборудования взаимодействующих объектов осуществлять моделирование сбора информации и целераспределения нескольких РЛСУ.