КОРАБЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в аппаратуре радиоэлектронной борьбы для обнаружения импульсных и непрерывных источников излучения радиосигналов в широком диапазоне частот, определения курсового угла, несущей частоты, длительности, амплитуды, частоты повторения и других временных и частотных параметров.
Аналог станции радиотехнической разведки, описанной в книге [С.А.Вакин, Л.Н.Шустов Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки, М. «Советское радио», 1968 г. стр.382...385] содержит антенное устройство, приемник, анализатор входных сигналов, пеленгаторное устройство, устройство запоминания и обработки информации, аппаратуру контроля. В такой станции трудно разрешимое противоречие, обусловленное с одной стороны ограниченностью времени разведки и с другой стороны, наличием высокой плотности входного потока радиоизлучений в широком диапазоне разведуемых частот.
В другом аналоге [свидетельство Российской Федерации на полезную модель №29783 МПК 7 G 01 S 3/28, НО 4 К 3/00, опубликованное в Бюл. №15 от 27.05.2003 г.] приведена корабельная станция радиотехнической разведки, состоящая из амплитудных пеленгаторов левого и правого борта, устройства раздельного суммирования сигналов четных и нечетных приемных каналов амплитудных пеленгаторов левого и правого борта, частотно-измерительных устройств нечетных и четных приемных каналов, уточнителя пеленга левого и правого борта, устройства аналого-цифрового преобразования и предварительной обработки. Перечисленные укрупненные устройства, в свою очередь состоят из не менее функционально сложных составных частей, например, таких как приемные антенны, приемники, интерферометры на базе матричных сумматоров и т.д. Таким образом, данная станция радиотехнической разведки является сложным радиоэлектронным комплексом с большими масса-габаритными показателями и следовательно, высокой стоимостью. Кроме того, наличие в комплексе уточнителя пеленга левого и правого борта, в составе которого имеются коммутаторы, подключающие последовательно и попарно антенные устройства к аппаратуре аналого-цифрового преобразования и обработки, требуют значительных дополнительных затрат времени на анализ входной информации и соответственно потери скорости при обработке.
В качестве прототипа, как наиболее близкого по схемо-техническому построению
6
заявляемому, выбрана «Корабельная станция радиотехнической разведки», описанная в свидетельстве Российской Федерации на полезную модель №29197, МПК 7 НО 4 В 15/06, НО 4 К 3/00 G 01 S 7/28, [опубликованное 27.04.2003 г. Бюл. №12]. Корабельная станция радиотехнической разведки, описанная этим свидетельством, содержит антенну измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств, выход которой соединен с входом измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств, антенну пеленгатора, выход которой подключен на вход пеленгатора, устройство сопряжения станции радиотехнической разведки с автоматической системой управления и корабельными системами электромагнитной совместимости и курсоуказания корабля, вход которого соединен с объединенными выходами пеленгатора и измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств, а первый вход-выход - с автоматической системой управления, второй вход-выход - корабельной системой электромагнитной совместимости, третий вход-выход - с корабельной системой курсоуказания корабля. В сравнении с другими техническими решениями, такое устройство обладает достаточно высокой точностью измерения направления и несущей частоты, однако, из-за вычислительных ограничений современных микропроцессоров и все возрастающего потока радиоизлучений, который составляет 10 имп./с. и более, не позволяет в системах обработки и запоминания вести мгновенный пространственный охват входных сигналов.
4
5
В настоящее время, в связи с широким внедрением в разработки зарубежной элементной базы, быстродействие разрабатываемой цифровой аппаратуры повысилась на порядок и более и составляет 4·10...2·10 имп./с., но и этого стало недостаточно. Поэтому без усовершенствования схемо-технического построения разрабатываемой аппаратуры вести обзор и анализ принимаемых сигналов в реальном масштабе времени невозможно. Поэтому при решении этой задачи используются дополнительные меры, например, для снижения плотности импульсного потока, поступающего в аппаратуру автоматической системы управления (АСУ) применяется бланкирование, отключение отдельных угловых секторов пространства и ряд других мер [В.А.Вартенесян, Радиоэлектронная разведка, М., Военное издательство, 1991, стр.99-110].
Радиотехническая разведка является одним из основных средств получения информации о параметрах и дислокации радиоэлектронных средств и их координатах. С помощью радиотехнической разведки решаются следующие задачи:
- определяется несущая частота входных сигналов;
- измеряется направление прихода сигналов (местоположение источника излучения);
- производится измерение параметров радиосигналов разведываемых радиолокационных станций (РЛС) - период следования входных сигналов, длительность импульсов, уровень мощности, вид модуляции и т.д.;
- производится запись разведанных параметров в запоминающем устройстве для последующего анализа;
- опознается образ источников радиоизлучения (РЛС обнаружения, радиолокационных головок самонаведения противокорабельных ракет, станций определения направления и т.п.).
Техническая задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, - повышение скорости обработки входных потоков радиоизлучений за счет исключения тех источников излучений, технические параметры которых известны и записаны в память корабельной станции радиотехнической разведки. Например, известных отечественных РЛС, размещенных на кораблях, самолетах и других носителях, а также уже известных и записанных в память зарубежных РЛС и других станций.
Решение указанной технической задачи достигается тем, что в корабельную станцию радиотехнической разведки, содержащую антенну измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств, выход которой соединен с входом измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств, антенну пеленгатора, выход которой подключен к входу пеленгатора, устройство сопряжения станции радиотехнической разведки с автоматической системой управления и корабельными системами электромагнитной совместимости и курсоуказания корабля, дополнительно введено устройство суммирования, устройство сравнения, коммутатор, запоминающее устройство, микропроцессор, устройство управления и контроля, при этом выход измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных систем соединен с первым входом устройства суммирования и вторым входом пеленгатора, выход пеленгатора подключен ко второму входу устройства суммирования, выход устройства суммирования соединен с первыми входами устройства сравнения и коммутатора, второй вход устройства сравнения подключен к выходу запоминающего устройства, третий вход устройства сравнения соединен со вторым выходом устройства управления и контроля, вход запоминающего устройства подключен к первому выходу устройства управления и контроля, второй вход коммутатора соединен с выходом устройства сравнения, выход коммутатора подключен к входу микропроцессора, выход которого соединен с входом устройства управления и контроля и входом устройства сопряжения станции радиотехнической разведки с автоматической системой управления и корабельными системами электромагнитной совместимости (ЭМС) курсоуказания
корабля, выход которого является выходом корабельной станции радиотехнической разведки.
Сущность полезной модели поясняется чертежом на фиг., на котором приведена структурная схема предлагаемого устройства.
Корабельная станция радиотехнической разведки содержит:
1 - антенну измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств;
2 - антенну пеленгатора;
3 - измеритель частотных и временных параметров радиоэлектронных средств;
4 - пеленгатор;
5 - устройство суммирования;
6 - устройство сравнения;
7 - коммутатор;
8 - запоминающее устройство;
9 - микропроцессор;
10 - устройство управления и контроля;
11 - устройство сопряжения станции радиотехнической разведки с автоматической системой управления и корабельными системами электромагнитной совместимости и курсоуказания корабля:
12 - выход устройства сопряжения станции радиотехнической разведки с автоматической системой управления и корабельными системами электромагнитной совместимости и курсоуказания корабля, который является одновременно выходом корабельной станции радиотехнической разведки.
Выход антенны измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств 1 соединен с входом измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств 3, выход антенны пеленгатора 2 подключен к входу пеленгатора 4, выход измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств 3 соединен с первым входом устройства суммирования 5 и вторым входом пеленгатора 4, выход которого подключен ко второму входу устройства суммирования 5, выход устройства суммирования 5 соединен с первыми входами устройства сравнения 6 и коммутатора 7, подключенного вторым входом к выходу устройства сравнения 6, а выходом - через микропроцессор 9 со входом устройства управления и контроля 10, а также со входом устройства сопряжения станции радиотехнической разведки с автоматической системой управления и корабельными системами электромагнитной совместимости и курсоуказания корабля 11, выход которого является выходом
корабельной станции радиотехнической разведки 12, устройство управления и контроля 10 первым выходом через запоминающее устройство 8 подключено ко второму входу устройства сравнения 6, третий вход которого соединен со вторым выходом устройства управления и контроля 10.
Заявляемая корабельная станция радиотехнической разведки работает следующим образом. С приемом радиосигнала от различных источников излучений слабонаправленной широкополосной антенной 1 измерителя частотных и временных параметров РЭС левого или правого борта, диаграмма направленности которой перекрывает сектор 180° и антенной 2 пеленгатора, в котором осуществляется пространственная фильтрация радиосигналов, обеспечивается направленность действия радиосистем и производится пеленгация источников радиоизлучения и радиолокационных целей. В измерителе 3 частотных и временных параметров РЭС и в пеленгаторе 4 производится обработка входного сигнала, определяется несущая частота, длительность сигнала, курсовой угол, уровень, затем эти параметры кодируются и поступают на первый и второй входы устройства 5 суммирования. Одновременно с выхода измерителя 3 частотных и временных параметров РЭС. информация о несущей частоте входного сигнала поступает на второй вход пеленгатора, для уточнения частоты. В измерителе 3 частотных и временных параметров РЭС весь диапазон разведываемых частот делится системой фильтров на ряд каналов: 4, 8, 16, 32. Амплитудно-частотные характеристики фильтров пересекаются друг с другом, ширина полосы прозрачности каждого фильтра выбирается из условия получения заданной точности определения частоты.
Вычисление несущей частоты входного сигнала производится функциональным способом по формуле:
i
где f - измеряемое значение несущей частоты входного сигнала;
Δf - разность между резонансными частотами соседних каналов частотно-избирательной системы;
0
+1
-1
0
+1
-1
U, U, U - относительный уровень сигналов, измеренных в каналах с максимальным уровнем (U) и в соседних с ним каналах (U) - справа от канала с максимальным уровнем, (U) - слева от канала с максимальным уровнем;
0
f - резонансная частота фильтра, в канале с максимальным уровнем сигнала.
Таким образом, при обработке уровней входных сигналов, определяется номер i канала, где уровень сигнала максимален и формируется код «частота - грубо». По
+1
-1
соотношению уровней сигналов в каналах, соседних с каналом, где уровень максимален (U, U), определяется поправка частоты и, формируется код «частота - точно».
Круговой пеленгатор 4 является многоканальным устройством (4, 8, 16, 32 каналов) и содержит столько же рупорных эллиптических направленных антенн, диаграммы направленности которых пересекаются на уровне 0,5 и в сумме перекрывают сектор 180° с левого и правого борта соответственно, тем самым обеспечивая беспоисковое определение курсового угла на источник радиоизлучения с любого направления относительно корабля. В многоканальном пеленгаторе 4 левого или правого борта весь обслуживаемый сектор 180 разделяется системой парциальных диаграмм направленности антенн, полосовых фильтров, ширина и разнос максимумов которых выбирается из условия получения заданной точности определения курсового угла - «грубо».
Курсовой угол «точно» определяется по формуле:
0
где φ - направление максимума диаграмм ы направленности антенны, в канале которого уровень сигнала имеет максимальное значение;
+1
-1
0
U, U - уровень мощности входных сигналов в каналах, соседних с каналом, где уровень максимален (U);
α - половина угла между максимумами диаграмм направленности антенн соседних каналов;
М - уровень мощности, зависящий от ширины диаграмм направленности антенн и количества каналов, где присутствует и обнаруживается входной сигнал. Если входной сигнал присутствует в двух соседних каналах, то М будет определяться по формулам:
1
0
+1
2
0
-1
M=2·(U-U) или M=2·(U-U)
0
где U - максимальный уровень сигнала в одном из каналов.
Если входной сигнал обнаружен в трех соседних каналах, то М определяется из выражения
3
+1
-1
M=2·(U-U).
Следовательно, в пеленгаторе 4 при обработке уровней входных сигналов, при наличии сигнала в двух соседних каналах или в грех соседних каналах, определяется номер канала, где уровень сигнала максимален и формируется код «Курсовой угол - грубо», соответствующий направлению максимума диаграммы направленности антенны данного канала. По соотношению уровней сигналов в каналах, соседних с каналом, где уровень максимален, определяется поправка курсового угла и формируется код
«Курсовой угол - точно».
С выхода устройства 5 суммирования, информация преобразованная в цифровую форму (в виде кодов) поступает на первые входы устройства 6 сравнения и коммутатора 7. На второй вход устройства 6 сравнения с выхода запоминающего устройства 8 поступают коды частоты, курсового угла, длительности, уровня и др. В устройстве 6 сравнения каждое входное сообщение сравнивается с хранящимися в запоминающем устройстве 8 данными. При совпадении этих данных с входным сообщением, с выхода устройства 6 сравнения подается сигнал на второй вход коммутатора 7, который закрывает его выход, тем самым блокируя вход микропроцессора 9 от ненужной информации. Устройство 10 управления и контроля обеспечивает необходимый допуск на совпадение параметров. Кроме того, оно содержит контрольное устройство для разблокировки входных сообщений через равные промежутки времени, в целях определения активности функционирования ранее блокируемых источников излучения.
6
4
5
Поскольку скорость поступления входных сигналов на вход станции радиотехнической разведки может составлять 10 имп./с и боле, что благодаря введению в прототип дополнительных устройств, скорость поступления информации на вход микропроцессора 9 снижается до 4·10...2·10 имп./с. и микропроцессор ведет обработку в реальном масштабе времени. Если параметры входного сигнала не совпадают с параметрами сигналов, записанных в память запоминающего устройства 8, то коммутатор 7 остается открытым и с его выхода сигналы поступают на вход микропроцессора 9, который производит классификацию импульсных параметров - по несущей частоте, направлению прихода сигналов, длительности импульсов, амплитуде и со своего выхода выдает информацию в устройство 10 управления и контроля, а также на вход устройства 11 сопряжения станции РТР с АСУ и корабельными системами ЭМС и курсоуказания корабля.
Выход 12 является выходом станции радиотехнической разведки и устройства 11 сопряжения станции РТР с АСУ и корабельными системами ЭМС и курсоуказания корабля.
Таким образом, предлагаемая корабельная станция радиотехнической разведки по сравнению с прототипом позволяет повысить скорость обработки входной информации и обеспечить надежную работу станции практически в реальном масштабе времени.
Предлагаемая корабельная станция радиотехнической разведки свободно реализуется на современной элементной базе. выпускаемой зарубежными и отечественными производителями, в частности, при ее разработке использованы:
- зеркальные, рупорные и линзовые апертурные антенны, на дециметровых и более
коротких волнах. [Зелкин Е.Г., Петрова Р.А. Линзовые антенны. - М.: Советское радио, 1974 г.];
- малошумящие модули СВЧ: М41149-2, М41155А3, М42174-2, М411102, М421135-2 и др.;
- приемные устройства измерителей частоты и временных параметров, а также пеленгатор реализуются в виде многоканальных приемников прямого усиления, содержащих полосовые СВЧ фильтры, детекторы, логарифмические усилители и другие радиоизделия, приведенные в каталоге [Сектор электронных компонентов Росиия-99, ДОДЭКА, 1999];
- сигнальные процессоры ADSP21060, ADSP218Х фирмы Analog Devices;
- устройства вычисления частоты и пеленга на ПЛИС типа EPF10K30 фирмы ALTERA;
- ПЛИС на основе многократной программируемой памяти (EEPROM) - ЕРМ7256, фирмы ALTERA;
- ПЛИС на основе однократно программируемой памяти (EPROM): A1280A, А1240А, фирмы Actel,
- интегральные схемы АЦП: AD676, AD9240, AD9243 фирмы Analog Devices;
- интегральные схемы ЦАП: AD7945, фирмы Analog Devices, TLC320, АС02 фирмы Texas Instrument;
- логарифмические усилители: AD8307, AD734 фирмы Analog Devices, MAX291 фирмы MAXIM [Номенклатура высокотехнологических ИЭТ, рекомендуемые к разработке в РФ и применению в РЭА двойного назначения. М.: Ассоциация «Фонд УНИЭТ, 2001].