ИМИТАТОР РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ С СИНТЕЗАТОРОМ СИГНАЛОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Полезная модель относится к учебно-техническим средствам и устройствам радиолокации и может быть использована для обучения и тренировки операторов корабельных радиолокационных комплексов (КРЛК), как в штатных условиях на корабле с использованием антенны КРЛК, так и в условиях учебного центра без использования антенны КРЛК, с имитацией радиолокационной обстановки (РЛО), адекватной реальным условиям, и позволяет повысить навыки личного состава КРЛК.
Известен имитатор радиолокационной обстановки по патенту РФ на полезную модель №52196, 2005 г., МПК G01S 7/40, опубл. Бюл. №7, 2006 г., содержащий блок управления, радиолокатор, первый и второй генераторы промежуточной частоты, первый и второй электронные ключи и сумматор, при этом выходы первого и второго генераторов соединены с первыми входами первого и второго электронных ключей, управляющие входы которых соединены с первым и вторым выходами блока управления соответственно, а их (ключей) вторые выходы - с первым и вторым входами сумматора соответственно, выход сумматора соединен с входом радиолокатора, первый выход которого соединен с первым входом блока управления, а его (радиолокатора) второй выход - со вторым входом блока управления.
Известный прибор обеспечивает имитацию радиосигналов, посредством штатной антенны КРЛК как от движущихся, так и от неподвижных целей, но имеет недостатки:
- малая функциональность из-за невозможности имитации параметров более двух движущихся целей, например траектории движения, скорости, типа и эффективной площади рассеивания цели, различных климатических условий, состояния водной поверхности;
- невозможность работы без использования антенны КРЛК, например в условиях испытательного центра, из-за отсутствия автономного синтезатора сигналов радиотехнических средств (ССРТС).
Решаемой задачей является расширение функциональных возможностей путем обеспечения имитации различных климатических условий (температура, ветер, осадки и т.д.) и состояние водной поверхности (волнение, боковая и килевая качка, подводные течения и т.д.), а также путем использования ССРТС для имитации суммарных сигналов от радиотехнических средств (РТС) с навигационной обстановкой и имитируемыми целями на фоне активных и пассивных помех.
Существующие приборы подобной конструкции позволяют имитировать цели только для простых импульсных радиолокационных станций, поскольку использование всего двух аппаратных каналов не позволяет производить одновременную имитацию более двух целей с одного элемента дистанции, одна из которых неподвижна, с нулевой доплеровской скоростью, а вторая - подвижная, имитируемая доплеровским смещением частоты, а также отсутствует возможность динамического изменения смещения доплеровской частоты, поэтому у всех имитируемых подвижных целей должна быть одна и та же скорость и все они должны приближаться или удаляться. Кроме того, не предусмотрена возможность имитации радиолокационных объектов в станциях со сложным законом изменения амплитуды или фазы зондирующего сигнала, а также не реализована имитация окружающейобстановки, например береговой черты, буев, мостов и прочих объектов, получаемых с использованием картографической информации, параметров подвижных целей - траектории движения, скорости, типа и эффективной площади рассеивания (ЭПР) и различных климатических условий, состояния водной поверхности и т.п., кроме того, в известных приборах отсутствует режим автономной имитации сигналов РТС для тренировки операторов КРЛК, например, в условиях учебного центра.
Для реализации поставленной задачи целесообразно обучение и тренировку операторов производить как в штатных условиях работы на корабле с использованием антенны КРЛК и созданием условий, при которых оператор не видит разницы между реальными и имитируемыми сигналами на пульте управления, так и на берегу, например в учебном центре, посредством пассивного канала берегового (учебного) радиолокационного комплекса (БРЛК) и ССРТС, с созданием условий при которых оператор видит картину полной имитации сигналов от РТС и погодную обстановку.
Сущность полезной модели заключается в том, что в имитаторе РЛО с ССРТС, содержащим блок управления, контроля и индикации (БУКИ) и сумматор, отличающийся тем, что в состав введены блок гальванической развязки (БГР), блок умножения частоты (БУЧ), линия цифрового синтеза частоты (ЛЦСЧ), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), дифференциальный усилитель (ДУ) и фильтр низких частот (ФНЧ), а также упомянутый синтезатор сигналов радиотехнических средств (ССРТС), при этом в штатном режиме работы корабельного радиолокационного комплекса (КРЛК) сигналы от устройства формирования и обработки сигналов (УФОС) приемника через антенну КРЛК поступают на входы БГР, где происходит гальваническая развязка сигналов, с выходов БГР сигналы поступают в ЛЦСЧ, одновременно с генератора передатчика через антенну КРЛК сигнал опорной частоты поступает на вход БУЧ, где происходит преобразование сигнала частоты, и далее в упомянутую ЛЦСЧ, где совместно с сигналами от УФОС и БГР формируются радиолокационные отклики, с выходов ЛЦСЧ преобразованные сигналы поступают на входы сумматора, где они объединяются в общий сигнал на промежуточной частоте (ПЧ), с выхода сумматора общий сигнал поступает на вход ЦАП, в котором формируется дифференциальный аналоговый сигнал (ДАС), затем ДАС поступает в ДУ, где усиливается, и далее - в ФНЧ для фильтрации, после чего обработанный сигнал поступает на вход блока ПЧ приемника через антенну КРЛК, где реальный сигнал подменяется на сигнал с реальной навигационной обстановкой и имитируемыми целями на фоне активных и пассивных помех для отображения на пульте оператора КРЛК, кроме того, в режиме автономной работы пассивного канала берегового радиолокационного комплекса (БРЛК) имитируемые сигналы радиотехнических средств (РТС) от ССРТС поступают на приемник БРЛК, где реальный сигнал подменяется на суммарный сигнал от РТС с синтезированными навигационной обстановкой и целями на фоне активных и пассивных помех для отображения на пульте оператора БРЛК, причем в обоих режимах работы управление и контроль формирования радиолокационных сигналов и их индикация (отображение) осуществляется БУКИ.
Сущность полезной модели поясняется структурными схемами на фиг. 1 изображена схема работы имитатора в штатном режиме работы антенны КРЛК, на фиг. 2 - схема работы имитатора в режиме автономной работы пассивного канала берегового БРЛК с ССРТС, на схемах приняты следующие обозначения:
1 - блок гальванической развязки (БГР),
2 - линия цифрового синтеза частоты (ЛЦСЧ),
3 - блок умножения частоты (БУЧ),
4 - сумматор,
5 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП),
6 - дифференциальный усилитель (ДУ),
7 - фильтр низкой частоты (ФНЧ),
8 - блок управления, контроля и индикации (БУКИ),
9 - синтезатор сигналов радиотехнических средств (ССРТС).
Работа на имитаторе радиолокационной обстановки (ИРЛО) с ССРТС осуществляется следующим образом.
Создают упражнение на ИРЛО из заранее сформированного списка, путем выбора района плавания. Для создания нового района плавания с помощью средств ввода-вывода ИРЛО определяют географические координаты границ района, после чего от корабельного карт-сервера (ККС) запрошенная катрографическая информация поступает в ИРЛО. Сформированный на основании поступившей информации район плавания в виде цифровой базы хранится в энергонезависимой памяти ИРЛО. Далее задают радиолокационную обстановку с учетом района плавания и радиолокационной наблюдаемости, надводные цели и траектории их движения. Для каждой имитированной цели задают координаты - пеленг, дистанцию и курс, тип (выбирают из списка), параметры маневра и скорость цели, а также уровень активных и пассивных помех - уровень баллов взволнованной водной поверхности, гидрометеорологические образования, перемещающиеся в заданном направлении, береговую черту, навигационные ориентиры фарватеров (вехи, буи, бакены и т.д.), информация о которых поступает от ККС.По введенным данным ИРЛО формирует имитированный эхо-сигнал на промежуточной частоте (ПЧ) от надводных целей и навигационных ориентиров на фоне собственного шума приемника, активных и пассивных помех.
При имитации радиолокационного объекта также генерируются сообщения об имитируемых текущих характеристиках собственного движения носителя, например корабля и направления антенны активного канала КРЛК, и передаются на пульт оператора, за которым находится обучаемый.
В штатном режиме работы с использованием антенны КРЛК сигналы амплитудной и частотной модуляции от устройства формирования и обработки сигналов (УФОС) приемника через антенну КРЛК поступают на входы БГР 1, где происходит гальваническая развязка сигналов, с выходов БГР 1 сигналы поступают в ЛЦСЧ 2, одновременно с генератора передатчика через антенну КРЛК сигнал опорной частоты (ОЧ) поступает на вход БУЧ 3, где происходит умножение сигнала ОЧ в несколько раз, и далее в упомянутую ЛЦСЧ 2, где, совместно с сигналами модуляции от УФОС и БГР 1 формируются радиолокационные отклики в полной разрядной сетке и аттенюирутся в соответствии с установленными значениями эффективной площади рассеивания (ЭПР) и удаленности от КРЛК и складываются на промежуточной частоте (ПЧ), с выходов ЛЦСЧ 2 преобразованные сигналы поступают на входы сумматора 4, где они объединяются в общий сигнал на ПЧ, с выхода сумматора общий сигнал поступает на вход ЦАП 5, в котором формируется дифференциальный аналоговый сигнал (ДАС), затем ДАС поступает в ДУ 6, где усиливается, и далее - в ФНЧ 7 для фильтрации, после чего синтезированный сигнал поступает на вход блока ПЧ приемника через антенну КРЛК, где реальный сигнал подменяется на сигнал с реальной навигационной обстановкой и имитируемыми целями на фоне активных и пассивных помех для отображения на рабочем пульте оператора КРЛК, причем управление и контроль формирования радиолокационных откликов и их индикация (отображение) осуществляется БУКИ 8.
В режиме автономной работы с использованием пассивного канала БРЛК и ССРТС 9 задают РТС, например радиолокационную станцию с пассивной (принимающей) антенной пассивного канала упомянутого БРЛК, и параметры их работы, посредством БУКИ 8, имитируемые сигналы от синтезатора 9 поступают на приемник БРЛК, где реальный сигнал подменяется на суммарный имитируемый сигнал с навигационной обстановкой и имитируемыми целями на фоне активных и пассивных помех для отображения на пульте оператора БРЛК, причем управление и контроль формирования радиолокационных откликов и их индикация (отображение) осуществляется БУКИ 8.
При этом синтезатор 9 обеспечивает формирование несущей частоты сигналов РТС посредством прямого цифрового синтеза с применением независимой амплитудной модуляцией (AM), частотной модуляцией (ЧМ) и фазовой модуляцией (ФМ) закрывающих весь спектр используемых сигналов РТС: линейно-частотная модуляцию буев, высотомеров и т.п., импульсные и фазоманипулированные сигналы активного радиоканала, квадратурную амплитудную модуляцию, множественный доступ с кодовым разделением, квадратурную фазовую модуляцию и т.п.сигналов систем связи, кроме того, синтезатор 9 обеспечивает независимое формирование до 1024 сигналов РТС с произвольными пространственным расположением источника и его интенсивностью, с выхода синтезатора 9 сигнал являющийся суммой сигналов всех РТС с учетом углового положения приемной антенны, а также положения источников сигналов поступает в приемник БРЛК и на пульт оператора БРЛК, причем управление синтезатором 9, а именно законом изменения ЧМ, ФМ, AM, мощностью источника и его расположением осуществляется БУКИ 8.
В конкретном случае ЛЦСЧ 2 выполнена в виде 4-10 (в зависимости от количества имитируемых параметров радиолокационной обстановки) цифровых вычислительных синтезаторов (ЦВС) в виде микросхем 150ПЛ8Т (DDS - Direct Digital Synthesizers - прямой цифровой синтез частоты).
Технические характеристики ЦВС описаны на сайте ОАО НПЦ «Элвис» (124460, г. Москва, г. Зеленоград, пр. 4922, южная промзона, стр. 2.) http://multicore.ru => синтезаторы частот (DDS, PLL) => цифровой вычислительный синтезатор 150ПЛ8Т (DDS).
Принцип действия ЦВС описан в Свободной энциклопедии «Википедия» - «Цифровой вычислительный синтезатор».
Подробное описание прямого цифрового синтеза частоты опубликовано в журнале «Компоненты и технологии» №7, 2001 г. Леонид Ридико «DDS: прямой цифровой синтез частоты».
Технический результат от использования полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения формирования имитированных эхо-сигналов на ПЧ от надводных целей и навигационных ориентиров на фоне собственного шума приемника, активных помех (несинхронных и хаотически импульсных помех от радиоэлектронных средств, работающих в Х-диапазоне радиоволн) и пассивных помех (взволнованная водная поверхность, гидрометеорологические образования, береговая черта, навигационные ориентиры фарватеров), отображения карты района действия, интерактивного размещения целей на этой карте, координаты целей, ЭПР, типа целей, различных вариантов маневра и независимой скорости целей, при этом количество имитируемых целей может составлять не менее 128 на азимут как в штатном режиме работы на корабле с использованием антенны КРЛК, так и в автономном режиме работы на берегу, например, в учебном центре, посредством пассивного канала БРЛК и ССРТС
Указанный технический результат достигается совокупностью отличительных признаков, а именно дополнительным введением в состав заявляемого имитатора радиолокационной обстановки (ИРЛО) блока гальванической развязки (БГР), блока умножения частоты (БУЧ), линии цифрового синтеза частоты (ЛЦСЧ), цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), дифференциального усилителя (ДУ), фильтра низких частот (ФНЧ) и устройства функционального контроля (УФК), а также синтезатора сигналов радиотехнических средств (ССРТС).
Представленные описание и схема заявляемого ИРЛО, используя известные в приборостроении материалы, технологии и покупные изделия, позволяют изготовить его промышленным способом и использовать для обучения и тренировки операторов КРЛК с имитацией радиолокационной обстановки, адекватной реальным условиям, с целью повышения навыков и боеготовности личного состава КРЛК, как с использованием штатной антенны КРЛК, так и с использованием пассивного канала БРЛК и ССРТС.