ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС РЕГИСТРАЦИИ И СИНТЕЗА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Область техники
Данное техническое решение относится к области цифровой вычислительной техники, а именно, к автоматизированным системам обработки радиолокационной информации.
Уровень техники
Аналогом заявляемого технического решения является АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО ОПЕРАТОРА УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ (патент РФ на изобретение RU 2219586 С2, заявка №2001128653 от 23.10.2001 г., опубликовано 20.12.2003 г., бюл. №35, правообладатель ФГУП «НПП «Рубин», авторы О.Л.Пархоменко, А.Д.Васильев, В.А.Северин, В.Н.Фролов, Н.Ф.Филатов, В.В.Федярин).
Автоматизированное рабочее место оператора управления воздушным движением состоит из специализированной электронной вычислительной машины (ЭВМ), совместимой с IBM PC, содержащей системный блок с набором стандартных модулей, монитор, клавиатуру, шаровой манипулятор, а также дополнительные модуль математического акселератора (МА), модуль адаптера локальной вычислительной сети (ЛВС), модуль сопряжения с танковой навигационной аппаратурой (ТНА) и каналом связи автоматизированной системы передачи данных (АСПД-У), первые входы-выходы которых соединены с шиной ISA системного блока специализированной ЭВМ, а вторые входы модуля адаптера локальной вычислительной сети - с первыми входами-выходами устройства, вход, второй и третий входы-выходы модуля сопряжения с ТНА и АСПД-У соединены соответственно с первым входом и вторым и третьим входами-выходами устройства многоканальной аппаратуры передачи данных (МАПД), первый вход-выход которой соединен с входом-выходом RS-232C системного блока специализированной
ЭВМ, а вторые входы-выходы - с четвертыми входами-выходами устройства, модуль адаптера телеграфного канала, первый вход-выход которого соединен с входом-выходом RS-232C системного блока специализированной ЭВМ, а второй вход-выход с четвертыми входами-выходами устройства, отличающееся тем, что автоматизированное рабочее место дополнительно содержит первый и второй выносные блоки сопряжения с радиолокационной станцией (РЛС) и передвижным радиовысотомером (ПРВ), входы которых соединены соответственно с пятым и шестым входами устройства, модуль сопряжения с выносными блоками, первый вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом модуля математического акселератора, а второй и третий вход-выход - с входами-выходами соответственно первого и второго выносных блоков сопряжения с радиолокационной станцией.
Недостатком данного аналога являются ограниченные функциональные возможности.
Другим аналогом заявляемого технического решения является аппаратно-программный комплекс регистрации и синтеза радиотехнических сигналов (см. УНИФИЦИРОВАННЫЙ МОБИЛЬНЫЙ КОМАНДИРСКИЙ ПУНКТ, Свидетельство на полезную модель RU 29600 U1, заявка №2002129461 от 04.11.2002 г., опубликовано 20.05.2003 г., бюл. №14).
Унифицированный мобильный командирский пункт содержит первый системный блок «Багет 21-02», состоящий из центрального процессора (ЦП) БТ01-209, накопителя на жестком магнитном диске (НЖМД) БТ01-301А, контроллера RS-232 БТ01-404А и адаптера локальной вычислительной сети (ЛВС) БТ01-411, объединенных шиной ISA, второй системный блок «Багет 21-02», состоящий из центрального процессора (ЦП) БТ01-209, накопителя на жестком магнитном диске (НЖМД) БТ01-301А, модуля математического акселератора (МА) БТ01-206, адаптера ЛВС БТ01-411, объединенных шиной ISA, первое и второе унифицированное рабочее место (УАРМ-1), состоящее каждый из видеомонитора ВМЦМ-21.3, клавиатуры КЛ-85 и шарового манипулятора, соединенных соответственно с входами «SVGA», «Клавиатура» и первым входом «RS-232» центральных процессоров БТ01-209 первого и второго системных блоков «Багет 21-02» соответственно, выносное автоматизированное рабочее место (ВАРМ) на базе электронной вычислительной машины (ЭВМ) «Багет-41» с модулями БТ41-400 и БТ41-040, входы-выходы адаптеров ЛВС БТ01-411 первого и второго системных блоков «Багет 21-02» и выносного АРМ объединены в локальную вычислительную сеть (ЛВС) Ethernet, отличающийся тем, что дополнительно содержит в первом системном блоке «Багет 21-02»
адаптер танковой навигационной аппаратуры (ТНА) и аппаратуры передачи данных (АПД) типа аппаратуры съема и передачи данных унифицированной (АСПДУ) БР21-407, соединенный с шиной ISA, во втором системном блоке «Багет 21-02» адаптер блока сопряжения с радиолокационной станцией (БС РЛС) БР21-410 и адаптер АПД Т-235-1Л БР21-413, соединенные с шиной ISA, навигационный приемник СН-3001, соединенный со вторым входом «RS-232» центрального процессора первого системного блока «Багет 21-02», аппаратуру навигации ТНА-4-6, соединенную с входом «Адаптер ТНА» модуля БР21-407, печатающее устройство УД-М211Д, соединенное с входом «Centronics» центрального процессора БТ01-209 второго системного блока «Багет 21-02».
Недостатками этого аналога являются ограниченные функциональные возможности.
Следующим аналогом заявляемого технического решения является аппаратно-программный комплекс регистрации и синтеза радиотехнических сигналов (см. ВЫНОСНОЙ БЛОК СОПРЯЖЕНИЯ С АНАЛОГОВЫМИ РАДИОЛОКАЦИОННЫМИ СТАНЦИЯМИ, патент на полезную модель RU 51766 U1, заявка №2005130776 от 04.10.2005 г., опубликовано 27.02.2006 г., бюл. №6, МПК 7 G06F 13/00), который содержит пять модулей первого уровня: первый модуль ЭМ1 Р910.01 генератора опорного напряжения 36 В, частотой 400 Гц и усилителя сигналов управления синхронно-следящего привода (ССП) подвижного радиовысотомера (ПРВ), второй модуль ЭМ1 Р910.02 управления и контроля питания блока, третий модуль ЭМ1 Р910.03 преобразователя трехфазных сигналов СП в код азимута, четвертый модуль ЭМ1 Р910.04 аналого-цифровых преобразователей (АЦП) кода азимута и синуса угла места антенны ПРВ, пятый модуль ЭМ1 Р910.05 преобразователя эхо-сигнала, приемопередатчика и регистра команд наземного радиозапросчика (НРЗ), а также модуль МДМ15-1В05М источника напряжения +5 В и три модуля МДМ15-1В15М источников напряжения +15 В, минус 15 В и +30 В, входы которых соединены с напряжением +27 В, а выходы с узлами второго, третьего, четвертого и пятого модулей первого уровня, отличающийся тем, что третий и четвертый модули первого уровня ЭМ1 Р910.03 и ЭМ1 Р910.04 содержат регистр состояния РГС, вход которого соединен с входом СОСТОЯНИЕ от радиолокационной станции (РЛС), аналого-цифровой преобразователь напряжений грубого отсчета (ГО) и точного отсчета (ТО) в код азимута АЦПА, первый вход которого соединен с выходом Uопорное, а второй и третий вход соответственно с выходами грубого (ГО) и точного (ТО) отсчета от РЛС, аналого-цифровой преобразователь синуса угла места АЦП СУМ, вход которого соединен с выходом U*sin ε ПРВ, регистр RG,
первый (D) вход которого соединен с выходами регистра РГС (сигнал СС), АЦПА (сигнал код β) и АЦП СУМ (сигнал код sin ε), а второй вход (С) - с выходом тактовых импульсов ТИ ПРД 500 кГц, регистр установки азимута ПРВ РГА, сумматор выделения разности между текущим азимутом и азимутом установки ПРВ СМ, первый вход которого соединен с выходом АЦП А, а второй вход - с выходом РГА, цифро-аналоговый преобразователь рассогласования азимута ЦАП, вход которого соединен с выходом сумматора СМ, а выходы ГО и ТО - с входами ПРВ, схема преобразования кода азимута, реализованная на третьем и четвертом модулях первого уровня, содержит преобразователи X/Y трехфазных напряжений сельсин-датчиков в напряжения, пропорциональные sin β и cos β для сигналов грубого (ГО) и точного (ТО) отсчета, соединенные соответственно с выходами 1, 2, 3 Фазы ГО и Фазы ТО РЛС, счетчик кода азимута ГО СТ2 и счетчик кода азимута ГО ×36, входы которых соединены соответственно с выходами +1 и -1 РЛС и Код азимута (ГО) РЛС, а первые выходы соответственно с выходами Код азимута (ГО) и Код ТО устройства, коммутаторы напряжений sin β, cos β ГО К1 и sin β, cos β ТО К2, по два входа которых соединены соответственно с двумя выходами sin β и cos β преобразователей X/Y ГО и ТО, а третьи входы - со вторыми выходами счетчиков азимута ГО и ТО, два сумматора коррекции кода азимута СМК ГО и СМК ТО, по два входа которых соединены соответственно с первыми выходами счетчиков кода азимута ГО и ТО и входами коррекции Корр. ГО и Корр. ТО устройства, два дифференциальных усилителя ДУ ГО и ДУ ТО, входы которых соединены соответственно с выходами sin β/cos β коммутаторов напряжений sin β, cos β ГО К1 и sin β, cos β TO К2, два цифро-аналоговых преобразователя ЦАП ГО и ЦАП ТО, входы которых соединены соответственно с выходами сумматоров коррекции кода азимута СМК ГО и СМК ТО, а выходы - соответственно с со вторыми входами дифференциальных усилителей ДУ ГО и ДУ ТО, компаратор, два входа которого соединены с выходом дифференциального усилителя ДУ ГО и ДУ ТО и цепью сигнала Порог ГО, коммутатор сигналов ошибки ГО/ТО К3, три входа которого соединены соответственно с выходами дифференциального усилителя ДУ ГО, дифференциального усилителя ДУ ТО и компаратора, преобразователь напряжение/частота U/F, вход которого соединен с выходом коммутатора сигналов ошибки ГО/ТО К3, а выход - с цепями сигналов +1, -1 устройства, пятый модуль первого уровня ЭМ1 Р910.05 содержит аналого-цифровой преобразователь эхо-сигнала АЦП ЭХО, вход которого соединен с выходом ЭХО РЛС, схему сравнения, два входа которой соединены соответственно с выходами ОПОЗН и Uотсечки РЛС, счетчик дистанции радиолокатора (РЛИ), счетчик
дистанции передатчика CчD1, два входа которого соединены соответственно с выходами тактовых импульсов ТИ РЛС 750 кГц и выходом импульса запуска ИЗ, счетчик дистанции передатчика, счетчик дистанции РЛС CчD2, два входа которых соединены соответственно с выходами ИЗ РЛС и ТИ ПРД 500 кГц, двухпортовое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) RAM, четыре входа которого соединены соответственно с АЦП ЭХО по сигналу отметки цели (ОЦ), схемы сравнения по сигналу общего опознавания (ОП), счетчика CчD1 по сигналу АДРЕС ЗАПИСИ и счетчика CчD2 по сигналу АДРЕС ЧТЕНИЯ, передатчик ПРД, два входа которого соединены соответственно с выходом двухпортового оперативного запоминающего устройства и выходом регистра RG, выходной трансформатор Т1.2, входы которого соединены с выходами передатчика ПРД, а выход - с линией связи ЛС, входной трансформатор Т1.1, вход которого соединен с линией связи ЛС, приемник ПРМ, входы которого соединены с выходом трансформатора Т1.1, а выход - с входом регистра РГА, регистр команд РК, вход которого соединен с выходом приемника ПРМ, блок реле, вход которого соединен с выходом регистра команд, а выход - цепью РЕЖИМ НРЗ.
Недостатками этого аналога являются ограниченные функциональные возможности, не позволяющие реализовать требуемые технические характеристики.
Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемого технического решения является УПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОБРАБОТКИ АНАЛОГОВОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ (патент на изобретение RU 2222028, заявка 2001118114 от 29.06.2001, опубликовано 20.06.2003 г., бюл. 17, правообладатель ФГУП «НПП «Рубин», авторы О.Л.Пархоменко, А.Д.Васильев, В.Г.Боровков, В.В.Духовников, С.А.Тегель, И.В.Урнев).
Управляющий аппаратно-программный комплекс для обработки радиолокационной информации состоит из двух блоков: блока обработки аналоговой координатной радиолокационной информации (РЛИ) и блока обработки вторичной трассовой радиолокационной информации, выполненных на базе Intel-совместимых электронных вычислительных машин (ЭВМ), содержащих системный блок с набором модулей стандартной конфигурации, и подключенных к каждому системному блоку видеомонитора, клавиатуры и шарового манипулятора, к системным блокам обеих ЭВМ подключены дополнительные модули адаптеров локальной вычислительной сети, соединенные между собой, к системному блоку ЭВМ блока обработки аналоговой координатной РЛИ подключен модуль арифметического акселератора, а к системному блоку ЭВМ блока обработки вторичной трассовой РЛИ модуль адаптера мультиплексного
канала, а также содержащий индикатор кругового обзора (ИКО), соединенный первым входом с первым входом комплекса, отличающийся тем, что управляющий аппаратно-программный комплекс в блоке обработки аналоговой координатной РЛИ дополнительно содержит размещенный в конструктиве системного блока ЭВМ модуль аналого-цифровых преобразователей (АЦП) азимута и эхо, первый вход которого соединен с первым входом комплекса, первый выход с модулем арифметического акселератора блока обработки аналоговой координатной РЛИ, а второй выход со вторым входом индикатора кругового обзора, размещенный в конструктиве системного блока ЭВМ модуль адаптера индикатора кругового обзора, первый и второй входы которого соединены с третьим и четвертым выходами модуля аналого-цифровых преобразователей азимута и эхо, а выход с третьим входом индикатора кругового обзора, многоканальную аппаратуру передачи данных (МАПД), первый вход-выход которой подключен к входу-выходу модуля адаптера мультиплексного канала блока обработки вторичной трассовой РЛИ, а второй и третий входы-выходы соответственно к первым и вторым входам-выходам комплекса подключения к приемникам-передатчикам и штатным каналам связи, размещенный в конструктиве системного блока ЭВМ блока обработки вторичной трассовой РЛИ модуль сопряжения с танковой навигационной аппаратурой (ТНА) и каналом связи автоматизированной системы передачи данных АС ПДУ, первые вход и вход-выход которого соединены соответственно со вторым входом и третьим входом-выходом комплекса, внутренняя шина модуля адаптера индикатора кругового обзора подключена к системной шине системного блока ЭВМ блока обработки аналоговой координатной РЛИ, а внутренняя шина модуля сопряжения с танковой навигационной аппаратурой и каналом связи автоматизированной системы передачи данных к системной шине системного блока ЭВМ блока обработки вторичной трассовой РЛИ, причем многоканальная аппаратура передачи данных содержит оконечный узел, выполняющий обмен пакетами данных в соответствии с процедурой обмена, первый вход-выход которого соединен с первым входом-выходом двунаправленного канала последовательного интерфейса RS-232C МАПД, первый и второй узлы регистрации, первый вход-выход которых соединен со вторым входом-выходом оконечного узла, первый и второй узлы передатчиков, первый вход которых соединен соответственно с первым и вторым выходами оконечного узла, с первого по восьмой узлы приемников, первые входы и выходы которых соединены со вторыми выходами и входами соответствующих узлов регистрации, первый и второй узлы коммутаторов цифровых сигналов, первые выходы которых соединены со вторыми входами соответственно с первого по восьмой узлов приемников, первый и второй узлы
аналого-цифровых преобразователей, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами узлов коммутаторов цифровых сигналов, узлы усилителей-фильтров, первый выходы которых соединены со входами узлов аналого-цифровых преобразователей, узлы коммутаторов аналоговых сигналов, первые входы-выходы которых соединены с входом-выходом узлов усилителей-фильтров, узел трансформаторов, первые входы-выходы которых соединены со вторыми входами-выходами узлов коммутаторов аналоговых сигналов, вторые и третьи входы-выходы с вторыми и третьими входами-выходами тональной частоты (ТЧ) и проводными каналами связи МАПД, узел преобразования сигналов для импульсного и цифрового каналов (ИК и ЦК), первые входы-выходы которого соединены с входами-выходами И К МАПД, вторые входы-выходы соединены с входами-выходами ЦК МАПД, третьи входы с первыми выходами узлов передатчиков, третьи выходы с третьими входами узлов коммутаторов цифровых сигналов, узел модуляторов и аттенюатора, вход которого соединен с вторыми выходами узлов передатчиков, а выходы со вторыми входами узлов усилителей-фильтров.
Недостатком прототипа является невозможность реализовать требуемые технические характеристики по регистрации и синтезу радиотехнических сигналов, поступающих от бортовой радиолокационной станции.
Сущность технического решения
Известный вычислительный комплекс регистрации и синтеза радиотехнических сигналов содержит подсистему регистрации радиотехнических сигналов (ПР PC) и подсистему синтеза радиотехнических сигналов (ПС PC) с обменом информацией между подсистемами регистрации и синтеза радиотехнических сигналов путем переноса съемного накопителя на жестком магнитном диске (НЖМД), подсистема регистрации радиотехнических сигналов содержит промышленную бортовую электронную вычислительную машину (ЭВМ), состоящую из системного блока, включающего в свой состав блок питания БП, съемный магнитный носитель, цифровой приемник, а также соединенных с системным блоком монитора, клавиатуры с встроенным манипулятором типа «мышь», подсистема синтеза радиотехнических сигналов содержит электронную вычислительную машину, состоящую из системного блока, включающего в свой состав блок питания БП-1, съемный магнитный носитель, измерительный блок квадратурного цифрового модулятора, и соединенных с системным блоком ЭВМ монитора, клавиатуры и манипулятора типа «мышь», два переходных модуля, причем, входы и выходы переходного модуля подсистемы регистрации соединены соответственно с входами
(5 МГц, ) от шкафа РА-31 радиолокационной станции (РЛС) и выходами блока питания, а выход с входом измерительного блока подсистемы регистрации, входы и выходы переходного модуля подсистемы синтеза соединены соответственно с выходом измерительного блока системного блока ЭВМ подсистемы синтеза, а два выхода с входами (5 МГц, ) шкафа РА-45 РЛС.
Целью данного технического решения является расширение функциональных возможностей по регистрации и синтезу радиотехнических сигналов с реализацией в виде блоков минимальных размеров и энергопотребления.
Для получения данного технического результата обе подсистемы вычислительного комплекса дополнительно содержат каждая автоматический выключатель, соединенный по входу в подсистеме регистрации с сетью электропитания ~115 В, 400 Гц и в подсистеме синтеза с сетью электропитания ~220 В, 50 Гц, а по первому выходу с входом соответственно блока питания промышленной ЭВМ подсистемы регистрации и системного блока и монитора ЭВМ подсистемы синтеза, два модуля питания, соединенных соответственно с выходами автоматических выключателей подсистем регистрации и синтеза, а выход с соответствующим переходным модулем, модуль сопряжения подсистемы регистрации, два первых входа-выхода которого соединены соответственно с входами-выходами подключения к шкафам РА-62 и РА-45 РЛС, первый вход соединен со вторым выходом модуля питания, третий вход-выход по интерфейсу RS-232C с промышленной ЭВМ подсистемы регистрации, два выхода (Синхр. 60 Мгц и Запуск) соединены соответственно с двумя входами измерительного блока системного блока промышленной ЭВМ, модуль сопряжения подсистемы регистрации содержит плату объединительную, плату стыковочную, соединенную по первому входу-выходу с платой объединительной, плату согласования, соединенную по второму входу-выходу со вторым входом-выходом платы объединительной, субмодуль синхронизации, три входа которого соединены соответственно с выходом платы объединительной и двумя входами (120 МГц, ) от шкафа РА-31 РЛС, модуль сопряжения подсистемы синтеза, первый вход которого соединен со вторым выходом модуля питания подсистемы синтеза, два входа-выхода соединены соответственно с входом-выходом шкафа РА-45 РЛС и по интерфейсу RS-232C с входом-выходом с системным блоком ЭВМ подсистемы синтеза и два выхода (Синхр. 30 Мгц и Запуск) соединены соответственно с двумя входами измерительного блока системного блока ЭВМ, модуль сопряжения подсистемы синтеза содержит плату объединительную, плату стыковочную, вход-выход которой соединен со вторым входом-выходом платы объединительной, плату согласования, вход-выход
которой соединен с третьим входом-выходом платы объединительной, субмодуль синхронизации, три входа которого соединены соответственно с первым выходом платы объединительной и двумя входами (120 МГц, ) от шкафа РА-31 РЛС.
Плата объединительная модуля сопряжения содержит установленные два блочных разъема входной и выходной, через которые осуществляется коммутация входных и выходных сигналов в соответствии с требуемой конфигурацией, задаваемой внутренним монтажом.
Плата стыковочная содержит шинные формирователи-приемники сигналов, входы которых соединены с входами платы стыковочной с подключенными к ним ограничивающими сигнал резисторами, преобразователи парафазных сигналов в унитарный код, а выходы соединены с выходами платы стыковочной, группа мультиплексоров, первые входы которых соединены с выходами шинных формирователей-приемников сигналов, а вторые группы входов - с входами платы стыковочной, две группы шинных формирователей-передатчиков сигналов, входы которых соединены с выходами мультиплексоров, из которых один соединен через переключатель, а выходы с выходами платы стыковочной, группу приемников сигналов синхронизации и управления, входы и выходы которых соединены соответственно с группой входов и выходов платы стыковочной.
Плата согласования содержит минимодуль, входы которого соединены через согласующие элементы входами платы согласования, а выходы через согласующие элементы с выходами платы согласования, внутренний тактовый генератор 10 МГц, соединенный с входом от генератора минимодуля, шинный формирователь интерфейса RS-232C, соединенный входом и выходом соответственно с выходом Тх-ПЛИС и входом Rx-ПЛИС минимодуля, буферные триггеры, входы которых соединены первого с выходом «Сброс ИНК-ТГ», а второго с выходом «Разрешение записи» и «Начальный сброс» минимодуля, а выходы через согласующие элементы с входами «ИНК-ПЛИС», «ИНК-ТГ» и «Запуск ПЛИС» минимодуля.
Субмодуль синхронизации содержит дифференциальный приемник сигнала 120 МГц, два входа которого соединены через резисторы с входами «120 МГц» и «» субмодуля, два делителя-формирователя синхросигнала, входы которых соединены с выходом дифференциального приемника сигнала «120 МГц», два согласующих элемента, входы которых соединены через переключатель «30 МГц - 60 МГц» с выходами делителей-формирователей синхросигнала, а выход с выходом
«Синхр» субмодуля, вторую группу согласующих элементов, входы которых соединены с входом «Запуск» субмодуля, а выходы с выходом «Запуск» субмодуля синхронизации.
Перечень чертежей
На фиг.1 приведена структурная схема вычислительного комплекса регистрации и синтеза радиотехнических сигналов.
На фиг.2 приведена схема соединений подсистемы регистрации радиотехнических сигналов.
На фиг.3 приведена схема соединений подсистемы синтеза радиотехнических сигналов.
На фиг.4 приведена структурная схема модуля сопряжения.
На фиг.5 приведена схема электрическая соединений платы объединительной.
На фиг.6 приведена схема платы стыковочной.
На фиг.7 приведена схема электрическая принципиальная платы согласования.
На фиг.8 приведена схема электрическая принципиальная субмодуля синхронизации.
На фиг.9 приведена схема электрическая принципиальная переходного модуля подсистемы регистрации.
На фиг.10 приведена схема электрическая принципиальная переходного модуля подсистемы синтеза.
На фиг.11 приведена схема алгоритмов ЦОС, реализованных в ВК PC.
На фиг.12 приведена частотная характеристика DDC-преобразования.
На фиг.13 приведена временная диаграмма регистрации эхо-сигнала и служебной информации.
Пример варианта выполнения устройства
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС РЕГИСТРАЦИИ И СИНТЕЗА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (фиг.1) содержит подсистему регистрации радиотехнических сигналов 1 и подсистему синтеза радиотехнических сигналов 21.
Подсистема регистрации радиотехнических сигналов 1 содержит промышленную электронную вычислительную машину (ЭВМ) 2, состоящую из системного блока TL-WORK 3, содержащего блок питания (БП) 4, съемный магнитный носитель 5, цифровой приемник 6 на базе платы AMBPCI с субмодулем ADMDDC2WBL, а также монитора 7 и клавиатуры с мышью 8, автоматический выключатель 9, переходный модуль
подсистемы регистрации 10, модуль питания 11, модуль сопряжения МС 12, содержащий плату объединительную 13, плату стыковочную 14, плату согласования 15 и субмодуль синхронизации 16.
Подсистема регистрации радиотехнических сигналов подключается к внешним устройствам (шкафам) радиолокационной станции (РЛС) с помощью следующих цепей: 17 - к сети электропитания ~115 В, 400 Гц, 18 - к шкафу РА-62, 19 - к шкафу РА-45, 20 - к шкафу РА-31 (цепи 5 МГц,  , 120 МГц, ).
Подсистема синтеза радиотехнических сигналов 21 содержит промышленную электронную  вычислительную машину (ЭВМ) 22, состоящую из системного блока Lan'A Station 23, содержащего блок питания (БП) 24, съемный магнитный носитель 25, измерительный блок 26 квадратурного цифрового модулятора на базе платы AMBPCI с субмодулем ADMQM9857, а также монитора 27 и клавиатуры 28, манипулятора типа «мышь» 29, автоматический выключатель 30, переходный модуль подсистемы синтеза 31, модуль питания 32, модуль сопряжения МС-1 33, содержащий плату объединительную 34, плату стыковочную 35, плату согласования 36 и субмодуль синхронизации 37.
Подсистема синтеза радиотехнических сигналов 21 подключается к внешним устройствам (шкафам) рабочего места с помощью следующих цепей: 38 - к сети электропитания ~220 В, 50 Гц, 19 - к шкафу РА-45, 20 - к шкафу РА-31 (цепи 5 МГц, , 120 МГц, ).
На фиг.2, фиг.3 и фиг.4 дополнительно обозначены внешние шкафы РЛС: 39 - шкаф РА-62, 40 - шкаф РА-45, 41 - шкаф РА-31.
Плата объединительная (фиг.5) содержит первую 42 и вторую 43 вилки СНП, соответствующим образом скоммутированные между собой.
Плата стыковочная (фиг.6) содержит: 44 - шинные формирователи-приемники сигналов АП4, 45 - преобразователи парафазных сигналов в обычный код ТР1, 46 - мультиплексор КП14, 47 - шинные формирователи-передатчики сигналов ИП1, 48 - приемники сигналов синхронизации и управления из РЛС ТЛ2.
Плата согласования (фиг.7) содержит: 49 - минимодуль SET-Mini-S2 A1, 50 - согласующие элементы ЛН1, 51 - внутренний тактовый генератор 10 МГц GN, 52 - шинный формирователь интерфейса RS-232C VSART, 53 - буферный триггер ТМ2.
Субмодуль синхронизации (фиг.8) содержит: 54 - дифференциальный приемник сигнала 120 МГц LVDS, 55 - делитель-формирователь синхросигнала Т, 56 - согласующие элементы ЛН1.
Переходный модуль подсистемы регистрации (фиг.9) содержит: 57 - преобразователь дифференциального сигнала в унитарный, 58 - формирователь напряжения из +5 В в минус 5 В.
Переходный модуль подсистемы синтеза (фиг.10) содержит: 59 - преобразователь унитарного сигнала в дифференциальный.
Назначение.
Вычислительный комплекс регистрации и синтеза радиотехнических сигналов (ВК PC) обеспечивает запись на машинный носитель эхо-сигналов, принимаемых бортовой радиолокационной станцией, с их временной и азимутальной привязкой для последующего анализа на ПЭВМ и синтеза имитационных воздействий в разрабатываемую радиотехническую аппаратуру автоматизированного рабочего места (РМ).
Состав.
Вычислительный комплекс регистрации и синтеза радиотехнических сигналов (ВК PC) состоит из:
- подсистемы регистрации радиотехнических сигналов (ПР РТС);
- подсистемы синтеза радиотехнических сигналов (ПС РТС);
- специального программного обеспечения;
- диагностических средств для проверки подсистем.
Подсистема регистрации радиотехнических сигналов
Подсистема регистрации радиотехнических сигналов входит в состав технологического вычислительного комплекса регистрации и синтеза радиотехнических сигналов (ВК PC) для отладки оборудования рабочего места РМ.
Технические характеристики:
входной эхо-сигнал:
- максимальная амплитуда
- 0,5 В
- центральная частота
- 5 МГц
- диапазон частот сигналов модулирующего сигнала
- от 16 до 25 кГц
- постоянная составляющая
- 0 В
- вид сигнала
- парафазный
число двоичных разрядов АЦП
- 14
частота дискретизации АЦП
- 60 МГц
частотный диапазон входных сигналов
- от 3 до 6 МГц
характеристики фильтра DDC
- CIC2, CIC5, RCF
коэффициент децимации
- 30-60
максимальная полоса пропускания
- 10 МГц
разрядность квадратурных составляющих
- 16
режим регистрации:
- канал
- ПДП
- пропускная способность
- 4 Мбайт/с
- способ стартовой синхронизации
- внешний потенциальный
- синхронизация
- внешняя 120 МГц, внутренняя 60 МГц
- максимальное время регистрации
- определяется свободной памятью на сменном НЖМД, но не менее 30 мин
рабочая емкость сменного НЖМД
- 60 Мбайт
напряжение питания
- ~115 В 400 Гц
рабочая температура воздуха
- от плюс 5 до плюс 40°С
относительная влажность воздуха
- от 45 до 80%
атмосферное давление
- от 86 до 106 кПа (от 645 до 795 мм рт.ст.)
время непрерывной работы
- 8 ч
масса
- не более 50 кг
габаритные размеры
- 674×454×380 мм
Назначение и состав
Подсистема регистрации радиотехнических сигналов (ПР РТС) предназначена для записи на машинный носитель эхо-сигналов, принимаемых обзорной радиолокационной станцией (РЛС) самолетного комплекса, с их временной и азимутальной привязкой для последующего анализа на ЭВМ.
Подсистема регистрации радиотехнических сигналов (РТС) включает:
- бортовую технологическую персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ) 2 со стандартной периферией (монитор 7, клавиатура с «мышью» 8, накопитель на жестком магнитном диске), обеспечивающую управление процессом регистрации;
- съемный накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД) 5, специально выделенный для записи регистрируемых сигналов;
- цифровой приемник 6 на базе беспроцессорного базового модуля типа AMBPCI с субмодулем цифрового приема ADMDDC2WBL, включающего аналого-цифровое преобразование сигнала с последующим преобразованием частоты в область нулевого значения с низкочастотной фильтрацией и децимацией;
- переходный модуль 10 подсистемы регистрации (ПМ ПР), предназначенный для согласования интерфейса передачи входного эхо-сигнала с измерительным блоком;
- модуль сопряжения (МС) 12, обеспечивающий синхронизацию работы измерительного блока 6, технологической ПЭВМ 2 и вычислительного комплекса (ВК) рабочего места (РМ);
- блок питания (модуль питания) 11;
- специальное программное обеспечение в составе программы управления процедурой регистрации радиотехнических сигналов РТС.
Подсистема регистрации радиотехнических сигналов выполняет:
- аналого-цифровое преобразование эхо-сигналов с приемника радиотехнических сигналов (РТС);
- квадратурное преобразование выборки с переносом частоты в нулевую область и фильтрацией низкочастотными децимирующими фильтрами;
- регистрацию кодов префиксов и гиперпрефиксов, формируемых аппаратурой РТС и обеспечивающих азимутально-временную привязку выборки;
- запись выборки и служебной информации в реальном времени на накопителе на жестком магнитном диске НЖМД технологической ЭВМ.
Устройство и работа ПМ ПР
Подлежащая регистрации информация, формируемая рабочим местом РМ, разбита на кадры, каждый из которых представляет собой реализацию эхо-сигнала от пачки из 162 зондирующих импульсов. Период импульсов в пачке может быть установлен 59, 60 или 69 мкс, в соответствии с КОДОМ ПЕРИОДА ЧАСТОТЫ ПОВТОРЕНИЯ Fп. Начало кадра отмечается ИМПУЛЬСОМ НАЧАЛА КАДРА. Непрерывная последовательность кадров, лежащих в азимутальном секторе 202-158 градусов, образует цикл обзора.
Каждый кадр сопровождается выработкой служебной информации (кодов префиксов и гиперпрефиксов), регистрируемых одновременно с кадром.
Подсистема регистрации РТС обрабатывает эхо-сигнал по следующему алгоритму:
- в измерительном блоке 6 эхо-сигналы, принимаемые РЛС, подвергаются аналого-цифровому преобразованию с помощью четырнадцатиразрядного АЦП с частотой выборки 60 МГц, а затем над выборкой специализированный DDC процессор выполняет квадратурное преобразование частоты в нулевую область с фильтрацией низкочастотными децимирующими фильтрами;
- коды децимированной выборки сигнала в квадратуре за один цикл обзора в режиме прямого доступа в память загружаются в свободный буфер в оперативной памяти технологической ЭВМ 2, а на следующем цикле обзора записываются на сменный НЖМД 5 в файл FilenameNNNN.dat, где NNNN - номер цикла.
Представление зарегистрированной выборки эхо-сигнала в файле FilenameNNNN.dat приведено в таблице 1. Данные представлены в двоичном дополнительном коде и упакованы в 32-битовые слова, где I - действительная, Q - мнимая часть отсчета.
Таблица 1
№ слова
Биты 31-16
Биты 15-0
0
0 отсчет Q
0 отсчет I
1
1 отсчет Q
1 отсчет I
Служебная информация представляется двумя 32-разрядными словами, одно из которых называется префиксом, а другое - гиперпрефиксом. Код гиперпрефикса передается после девяти кодов префиксов. Коды префиксов и гиперпрефиксов выдаются из шкафа РА-62 рабочего места РМ в шкаф РА-45 четырехразрядными слогами КОД ПРЕФИКСА в соответствии с трехразрядным кодом КОД НОМЕРА ПРЕФИКСА, поступающим из шкафа РА-45, задающего темп считывания.
Регистрация служебной информации выполняется с помощью модуля сопряжения.
Считывание кодов префиксов подсистемой регистрации осуществляется стыковочной платой 14, входящей в состав модуля сопряжения 12, путем «перехвата» информации, передаваемой между шкафами РА-62 и РА-45 рабочего места. Для этого модуль сопряжения 12 подключается кабелями к разъемам соответствующих шкафов и выполняет переприем сигналов КОД НОМЕРА ПРЕФИКСА и КОД ПРЕФИКСА. Остальные сигналы кабеля транслируются пассивно.
Плата согласования 15 модуля сопряжения 12 регистрирует последовательность перехваченных кодов префиксов и гиперпрефиксов всех кадров одного цикла обзора.
Во время паузы между соседними циклами обзора технологическая ЭВМ 2 считывает через интерфейс RS-232C зафиксированные коды, проводит контроль объема и структуры регистрируемой информации на непрерывность последовательности КОДОВ АЗИМУТА Кβа и корректность закона смены КОДА ЧАСТОТЫ ПОВТОРЕНИЯ Fп, причем обрабатываются только разряды 0 и 1 (признаки префикса или гиперпрефикса), разряды 30 и 31 (двухразрядный КОД ПЕРИОДА ЧАСТОТЫ ПОВТОРЕНИЯ KFn) и в префиксе - разряды с 3 по 14 (Код АЗИМУТА Кβа), остальные разряды только регистрируются. Затем ЭВМ 1 записывает в файл FilenameNNNN.prf блок служебной информации, содержащий информацию о количестве кадров в цикле и значения кодов префиксов всех кадров. В случае выявленных ошибок создаваемые файлы помечаются как «дефектные» FilenameNNNNb.prf.
Структура файла FilenameNNNN.prf приведена в таблице 2 (К - количество кадров в цикле обзора).
Синхронизация работы измерительного блока 6 подсистемы регистрации выполняется сигналом частотой 60 МГц, который вырабатывается субмодулем синхронизации 16 из поступающих от внешнего когерентного гетеродина РЛС сигналов с частотой 120 МГц.
Синхронизация работы модуля сопряжения 12 выполняется по внешнему сигналу ИТКПА частотой 1 МГц, который передается в подсистему регистрации из шкафа РА-45 рабочего места.
Модуль сопряжения 12 в результате анализа смены значений КОД АЗИМУТА Кβа в поступающей последовательности префиксов и сигнала ИМПУЛЬС НАЧАЛА КАДРА вырабатывает сигнал ЗАПУСК, используемый для потенциальной стартовой синхронизации измерительного блока 6 подсистемы в азимутальном секторе 202-158 градусов.
Скорость обмена данными между модулем сопряжения 12 и технологической ЭВМ 2 по интерфейсу RS-232C равна 115200 бит/с.
Запись кадров ведется на предварительно очищенный или дефрагментированный НЖМД 5.
Таблица 2
№ байтов
Содержание
1
Кол. кадров (мл. разряды)
2
Кол. кадров (ст. разряды)
3
Префикс 1 кадра (0 байт)
4
Префикс 1 кадра (1 байт)
5
Префикс 1 кадра (2 байт)
6
Префикс 1 кадра (3 байт)
7
Префикс 2 кадра (0 байт)
8
Префикс 2 кадра (1 байт)
9
Префикс 2 кадра (2 байт)
10
Префикс 2 кадра (3 байт)
11
K*4-1
Префикс К кадра (0 байт)
К*4
Префикс К кадра (1 байт)
K*4+1
Префикс К кадра (2 байт)
К*4+2
Префикс К кадра (3 байт)
К*4+3
Контрольная сумма
К*4+4
10101010
Технологическая ПЭВМ 2 под управлением программы управления процедурой регистрации РТС выполняет следующие функции:
- обеспечивает по командам оператора выполнение операций инициализации и самотестирования аппаратуры подсистемы регистрации;
- обеспечивает по командам оператора пуск процедуры регистрации оператором и управление обменом данных между измерительным блоком 6, ПЭВМ 2 и накопителем на диске;
- отображает оператору текущее состояние процедуры регистрации;
- обеспечивает абортивное прекращение процедуры регистрации оператором;
- обеспечивает проверку корректности зарегистрированных данных по виду и размерам файлов.
Обмен информацией между подсистемами регистрации и синтеза радиотехнических сигналов выполняется путем переноса съемного накопителя на жестком магнитном диске.
Подсистема синтеза радиотехнических сигналов
Подсистема синтеза радиотехнических сигналов входит в состав технологического вычислительного комплекса регистрации и синтеза радиотехнических сигналов (ВК PC) для отладки оборудования рабочего места РМ.
Технические характеристики:
формируемый эхо-сигнал:
- максимальная амплитуда
- 0,5 В
- центральная частота
- 5 МГц
- диапазон частот сигналов модулирующего сигнала
- от 16 до 25 кГц
- постоянная составляющая
- 0 В
- вид сигнала
- парафазный
число двоичных разрядов ЦАП
- 14
частота дискретизации ЦАП
- не менее 60 МГц
частотный диапазон выходных сигналов
- от 4,5 до 5,5 МГц
коэффициент интерполяции
- не менее 4
максимальная полоса пропускания
- до 10 МГц
разрядность квадратурных составляющих
- 14
режим воспроизведения:
- канал
- ПДП
- пропускная способность
- 4 Мбайт/с
- способ стартовой синхронизации
- внешний потенциальный
- синхронизация
- внешняя 120 МГц, внутренняя 60 МГц
- минимальное время воспроизведения
- 10 с
- максимальное время воспроизведения
- не менее 30 мин
напряжение питания
- ~220 В 50 Гц
рабочая температура воздуха
- от плюс 5 до плюс 40°С
относительная влажность воздуха
- от 45 до 80%
атмосферное давление
- от 86 до 106 кПа (от 645 до 795 мм рт.ст.)
Назначение и состав
Подсистема синтеза радиотехнических сигналов 21 предназначена для формирования имитационных воздействий в разрабатываемую радиотехническую аппаратуру рабочего места РМ на основе записанных на машинный носитель эхо-сигналов, принимаемых обзорной радиолокационной станцией (РЛС) самолетного комплекса с их временной и азимутальной привязкой.
Подсистема синтеза радиотехнических сигналов (РТС) включает:
- ПЭВМ 22 со стандартной периферией (монитор 27, клавиатура 28, манипулятор типа «мышь» 29, накопитель на жестком магнитном диске), обеспечивающую управление процессом синтеза;
- съемный накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД) 25, переносимый с подсистемы регистрации РТС и предназначенный для хранения зарегистрированной информации;
- измерительный блок 26 квадратурного цифрового модулятора на базе беспроцессорного базового модуля типа AMBPCI с субмодулем синтезатора ADMQM9857, обеспечивающим цифро-аналоговое преобразование и фильтрацию формируемых сигналов.
Субмодуль ADMQM9857 предназначен для формирования высокочастотного модулированного аналогового сигнала из низкочастотного потока цифровых отсчетов квадратуры модулирующего сигнала;
- переходный модуль 31 подсистемы синтеза (ПМ ПС), предназначенный для согласования интерфейса передачи синтезированного эхо-сигнала с рабочим местом РМ;
- модуль сопряжения (МС-1) 33, обеспечивающий синхронизацию работы измерительного блока 26, ПЭВМ 22 и рабочего места РМ;
- блок питания (модуль питания) 32;
- специальное программное обеспечение в составе программы управления процедурой синтеза РТС.
Подсистема синтеза радиотехнических сигналов выполняет:
- считывание со съемного накопителя на жестком магнитном диске НЖМД и загрузку в оперативную память информации, записанной подсистемой регистрации радиотехнических сигналов;
- синтезирование в реальном времени посредством квадратурной модуляции исходного эхо-сигнала и его преобразование в аналоговую форму и передачу в рабочее место РМ;
- передачу в рабочее место РМ кодов префиксов и гиперпрефиксов;
- редактирование зарегистрированных данных и объединение с предварительно сгенерированными по математической модели выборками эхо-сигнала и значениями кодов префиксов.
Устройство и работа ПС PC
Подлежащая синтезу информация записана на сменный накопитель на магнитном диске 25 в виде последовательности файлов:
- FilenameNNNN.dat - квадратурное преобразование в нулевую частотную область выборки эхо-сигнала за цикл обзора (NNNN - номер цикла),
- FilenameNNNN.prf - блок служебной информации, содержащий информацию о количестве кадров в цикле и значения кодов префиксов всех кадров.
Цикл обзора разбит на кадры, каждый из которых представляет собой реализацию эхо-сигнала от пачки из 162 зондирующих импульсов.
Подсистема синтеза восстанавливает реализацию эхо-сигнала циклов обзора по записанному на диск ее децимированному квадратурному преобразованию в нулевую частотную область. При этом каждый кадр сопровождается выработкой служебной информации (кодов префиксов и гиперпрефиксов).
Подсистема синтеза РТС формирует эхо-сигнал по следующему алгоритму:
- коды децимированной выборки сигнала в квадратуре за один цикл обзора считываются из файла FilenameNNNN.dat со съемного НЖМД 25 и загружаются в режиме прямого доступа в свободный буфер в оперативной памяти;
- блок служебной информации из файла FilenameNNNN.prf загружается в оперативную память, из которой во время паузы между циклами обзора по интерфейсу RS-232C передается в модуль сопряжения 33;
- ПЭВМ 22 преобразует форматы загруженных данных к виду, используемому в субмодуле синтезатора ADMQM9857, и в следующем цикле выводит их в измерительный блок 26. Измерительный блок 26 выполняет в реальном времени восстановление исходного эхо-сигнала посредством интерполяции квадратурных составляющих, квадратурной модуляции с последующим преобразованием в аналоговую форму и передачей в аппаратуру рабочего места РМ;
- одновременно аппаратурой рабочего места РМ из модуля сопряжения 33 считываются коды префиксов и гиперпрефиксов.
Синхронизация работы измерительного блока 26 подсистемы синтеза выполняется импульсами с частотой 30 МГц, которые вырабатываются субмодулем синхронизации 37 по поступающим от внешнего когерентного гетеродина РЛС импульсам с частотой 120 МГц.
Синхронизация работы модуля сопряжения выполняется по внешнему сигналу ИТКПА частотой 1 МГц, который передается в подсистему синтеза из шкафа РА-45 рабочего места РМ.
Воспроизведение кадров эхо-сигнала, зарегистрированных ранее на диске, выполняется кадрами, начало которых отмечает ИМПУЛЬС НАЧАЛА КАДРА, а период импульсов (59, 60 или 69 мкс) в пачке воспроизводимого эхо-сигнала соответствует коду Fп КПА, формируемому шкафом РА-45 рабочего места РМ.
Переходный модуль 31 обеспечивает согласованное подключение измерительного блока 26 с выходным сопротивлением 50 Ом к приемнику эхо-сигналов в шкафу РА-45 рабочего места с входным сопротивлением 75 Ом.
Модуль сопряжения МС-1 обеспечивает:
- выработку сигнала ЗАПУСК измерительного блока 26, отмечающего текущий цикл обзора;
- формирование импульсов внешней синхронизации для измерительного блока 26 с частотой 30 МГц. Внутренний синтезатор субмодуля ADMQM9857 измерительного блока обеспечивает синхронизацию цифро-аналогового преобразователя ЦАП на частоте не ниже 120 Мгц;
- регистрацию в ЭВМ служебной информации и передачу ее в шкаф РА-45 рабочего места.
Скорость обмена данными между модулем сопряжения 33 и ПЭВМ 22 по интерфейсу RS-232C равна 115200 бит/с.
Технологическая ЭВМ 22 под управлением программы управления процедурой синтеза РТС выполняет следующие функции:
- обеспечивает по командам оператора выполнение операций инициализации и самотестирования аппаратуры подсистемы синтеза;
- обеспечивает по командам оператора пуск процедуры синтеза оператором и управление обменом данных между измерительным блоком, ПЭВМ и накопителем на диске;
- отображает оператору текущее состояние процедуры синтеза;
- обеспечивает абортивное прекращение процедуры синтеза оператором;
- обеспечивает проверку корректности воспроизводимых данных по виду и размерам файлов.
Обмен информацией между подсистемами регистрации 1 и синтеза 21 радиотехнических сигналов выполняется путем переноса съемного накопителя на жестком магнитном диске.
Специальное и тестовое программное обеспечение ВК PC
1. Программа управления подсистемой регистрации осуществляет: настройку параметров подсистемы;
- пуск регистрации оператором и управление обменом данных;
- отображение оператору текущего состояния регистрации;
- проверку корректности зарегистрированных данных.
2. Программа управления подсистемой синтеза осуществляет: настройку параметров подсистемы;
- пуск оператором процесса генерации сигналов и управление обменом данных;
- отображение оператору текущего состояния генерации;
- оперативный просмотр оператором вида генерируемой информации;
- проверку корректности зарегистрированных данных.
3. Программа предварительной подготовки и редактирования выполняет:
- обработку файлов выборки эхосигнала и блока служебной информации;
- отбор данных отдельных кадров по заданным критериям;
- просмотр значения префикса выбранного кадра и его редактирование;
- конвертирование исходного формата данных в форматы пакета Mathcad и обратно;
- наложение на реализацию эхо-сигнала в выбранном кадре значений сигнала, синтезированного по математическим моделям.
Промышленная применимость
Данное техническое решение промышленно реализуемо, обладает требуемыми функциональными возможностями по регистрации и синтезу радиотехнических сигналов для имитационного воздействия на разрабатываемую аппаратуру при приемлемых весогабаритных характеристиках и энергопотреблении.