RU2011132550A

RU2011132550A - Способ и устройство имитации радиолокационной информации

Info

Publication number: RU2011132550A
Application number: RU2011132550/11A
Authority: RU
Inventors: Роман Владимирович Антуфьев; Михаил Сергеевич Бобров; Геннадий Геннадьевич Пискунов; Всеволод Викторович Чекушкин; Илья Владимирович Пантелеев; Михаил Александрович Царьков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Муромский завод радиоизмерительных приборов"
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2013-02-10
Also published as: RU2489753C2

Abstract

1. Способ имитации радиолокационной информации путем ручного ввода координат опорных точек траектории движения воздушных объектов с указанием скоростей полета в этих точках, допустимых перегрузок и автоматического расчета уравнений движения по трем координатам x(t), y(t), z(t) и скорости ϑ(t) непосредственно после ввода исходных данных на рабочем месте оператора с последующей передачей коэффициентов указанных уравнений в блок расчета координат, в котором в ответ на запрос информации о текущем положении объекта вычисляются его декартовы координаты путем подстановки параметра времени t в уравнения движения, соответствующие преодолеваемому в момент t участку траектории, для чего траектория движения воздушного объекта представляется состоящей из элементарных сегментов в виде отрезков прямых, сопряжение которых при значении угла между ними φ<90° производится с исключением скачков скорости и ускорения согласующими участками в виде дуги окружности и двух сегментов кубических парабол, на которых радиус кривизны Rплавно меняется от бесконечного в точках стыка с прямолинейными участками до радиуса согласования Rв точках стыка с участком в виде дуги окружности или с исключением участка в виде дуги окружности при значении угла между согласуемыми отрезками прямых φ≥90° по параметрическим уравнениям, вычисленные в блоке расчета координат декартовы координаты воздушного объекта в момент времени t конвертируются затем в полярные в преобразователе координат, отличающийся тем, что для введенных воздушных объектовзадаются их дополнительные характеристики и модели как для источников вторичного излучения, активных кан�

Claims

1. Способ имитации радиолокационной информации путем ручного ввода координат опорных точек траектории движения воздушных объектов с указанием скоростей полета в этих точках, допустимых перегрузок и автоматического расчета уравнений движения по трем координатам x(t), y(t), z(t) и скорости ϑ(t) непосредственно после ввода исходных данных на рабочем месте оператора с последующей передачей коэффициентов указанных уравнений в блок расчета координат, в котором в ответ на запрос информации о текущем положении объекта вычисляются его декартовы координаты путем подстановки параметра времени t в уравнения движения, соответствующие преодолеваемому в момент t участку траектории, для чего траектория движения воздушного объекта представляется состоящей из элементарных сегментов в виде отрезков прямых, сопряжение которых при значении угла между ними φ<90° производится с исключением скачков скорости и ускорения согласующими участками в виде дуги окружности и двух сегментов кубических парабол, на которых радиус кривизны R_к плавно меняется от бесконечного в точках стыка с прямолинейными участками до радиуса согласования R_с в точках стыка с участком в виде дуги окружности или с исключением участка в виде дуги окружности при значении угла между согласуемыми отрезками прямых φ≥90° по параметрическим уравнениям, вычисленные в блоке расчета координат декартовы координаты воздушного объекта в момент времени t конвертируются затем в полярные в преобразователе координат, отличающийся тем, что для введенных воздушных объектов

задаются их дополнительные характеристики и модели как для источников вторичного излучения, активных каналов вторичной радиолокации, обеспечивающие получение дополнительной информации об воздушных объектах, во временных интервалах имитации воздушной обстановки вводят параметры, характеризующие воздушные объекты как источники различного вида помех, задают функцию ослабления энергии отраженного эхо сигнала A_к(Д) на трассе распространения до воздушного объекта и обратно,

задают сцену поверхности земли со слоями рельефа и(или) растительности в виде точечных и распределенных объектов с моделью физического радиосигнала, являющегося суммой парциальных эхо-сигналов элементов сцены,

задают аналитически или таблично по основному и боковым лепесткам диаграмму направленности антенны (ДНА) в азимутальной плоскости, например, в табличной форме в виде пар значений: угол φ, коэффициент направленного действия (КНД), где КНД_А в азимутальной плоскости является функцией симметричного рассогласования от аргумента угла φ положения максимума главного лепестка ДНА A_А(φ)=max при φ=0, задают ДНА в угломестной плоскости ДНА_у в виде одного или i лепестков для i парциальных угломестных каналов одновременного приема информации как функции рассогласования КНД_уi в угломестной плоскости от аргументов углов α_i пронумерованных i положений главных лепестков ДНА А_у(α_i)=max при α_i=0,

задают параметры обзора пространства в азимутальной и угломестной плоскостях, формирования кодограммы единого времени, текущих координат обзора пространства, например, в сферической системе координат в виде текущего углового положения главного лепестка ДНА радиолокационной станции (РЛС) при сканировании воздушного пространства в азимутальной и угломестной плоскостях с привязкой их к соответствующим отметкам «Север» или 0°; «Земля» и (или) нулевая линия горизонта, задают параметры для формирования физического эталона текущей дальности обзора пространства с нулевой дальности, соответствующей точке стояния и зондирующему импульсу начала рабочей дистанции (НРД) РЛС,

вводят рабочие частоты РЛС и модели зондирующих и отраженных эхо-сигналов для определения по радиальным скоростям воздушных объектов дискретного набора частот Доплера и соответствующей каждой из них ближайшей модели со сдвигом спектра частоты имитируемого сигнала,

сформированный на рабочем месте оператора файл определения воздушной обстановки (ФОВО) обеспечивает имитацию воздушной обстановки в соответствии со следующими синхронными этапами и процессами: формируют кодограммы единого времени, текущие координаты обзора пространства, текущие периодические запросы для воспроизведения текущего состояния воздушной обстановки, формируют из пачки отметок дистанции, привязанной к НРД, текущий линейно-нарастающий код дальности обзора пространства с элементом разрешения по дальности, например, 125 м, соответствующим временным дискретом 0,833 мкс, обеспечивающие пространственную временную развертку и отображение информации в зоне ответственности РЛС в соответствии с заданной программой обзора пространства,

после определения по текущему запросу сферических координат воздушных объектов производится определение амплитуд эхо-сигналов в функциях дальности в виде произведений S_kA_k(Д), где S_k - эффективная отражающая поверхность K-ого воздушного объекта, A_k(Д) характеризует затухание сигнала в зависимости от расстояния Д_к воздушного объекта до РЛС, определяются радиальные скорости воздушных объектов и соответствующие им частоты Доплера, формируются кодограммы с параметрами воздушных объектов и имитируемыми помехами, в которых для каждого воздушного объекта проверяется время начала и конца формирования активных шумовых и других помех, в кодограмму в соответствии с ФОВО вводятся параметры характеризующие воздушные объекты как объекты с активными каналами вторичной радиолокации, обеспечивающие получение о них дополнительной информации, формируют сигналы имитации шумов приемных каналов РЛС, помех,

распределяют и (или) передают сформированные кодограммы эхо-сигналов воздушных объектов в соответствии с их текущими координатами в N₁…N_n пространственных параллельных парциальных каналов формирования комплексных сигналов в соответствии с алгоритмами работы параллельных приемных каналов, обрабатывающих информацию от соответствующих антенных систем РЛС, работающих на прием,

осуществляют модуляцию выражений S_kA_k(Д) на коэфициенты модуляции А_А(φ) и А_у(φ), определяемые формой диаграммы направленности антенны в соответствии с коэффициентами направленного действия А_А(φ), азимутом γ_k воздушного объекта и угловым положением антенны β: например, для азимутального сканирования антенны S_рк=S_кА_к(Д)А_А(β-γ_k),

по рассчитанной частоте Доплера воздушного объекта выбирают ближайший, соответствующий ей номер доплеровского канала и формируют ответный эхо-сигнал воздушного объекта со сдвигом спектра, соответствующим заданной модели и модели сложного зондирующего сигнала передатчика РЛС с внутриимпульсной модуляцией,

производят упорядоченную последовательную запись сформированных кодограмм комплексных эхо-сигналов о воздушной обстановке для каждого из приемных каналов в приемное оперативное запоминающее устройство обмена данными и последующей выдачей данных через коммутаторы-смесители в порядке очередности их поступления с привязкой к внешней хронизации по единому времени, текущим углам обзора пространства антенной, началу рабочей дальности РЛС и дискретному изменению текущей дальности обзора пространства с элементом разрешения по дальности, например, 125 м соответствующим дискретом 0,833 мкс следования опросных импульсов выдачи информации в виде пачки отметок дистанции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусмотрен режим совмещенной работы, в котором по команде с рабочего места оператора осуществляется синхронное совмещение первичной информации, формируемой в зоне ответственности РЛС с имитируемой воздушной обстановкой в коммутаторах-смесителях сигналов с исключением имитации шумов приемного канала.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в совмещенном режиме работы при наложении на первичную информацию в реальном масштабе времени с выходов приемных каналов РЛС вторичной для совмещения и синхронизации имитируемой информации с первичной информацией имитируемые кодограммы синхронизации в виде единого времени, текущих координат обзора пространства, зондирующего импульса передатчика и запросов для воспроизведения воздушной обстановки по команде с рабочего места оператора переключают на соответствующие рабочие кодограммы, зондирующий импульс передатчика с РЛС, одновременно производится исключение имитации шумов приемных каналов РЛС в имитаторе.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для воздушных объектов как для источников вторичного излучения вводятся значения эффективной отражающей поверхности S, например, дискретные, при этом S_к∈[0,001;100] м².

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для воздушных объектов как для источников вторичного излучения вводятся цифровые модели вторичного излучения, учитывающие статику и динамику движения целей и их элементов.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для воздушных объектов, имеющих активные каналы вторичной радиолокации, вводятся параметры начального количества топлива, %, сигналы бедствия, опознавание государственной принадлежности.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что производится формирование активных шумовых помех.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что производится формирование активных несинхронных помех и активных синхронных помех.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании распределенных объектов вводятся их размеры по азимуту, углу места и дальности.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что имитируется сложный зондирующий сигнал с большой базой и внутриимпульсной линейно-частотной модуляцией.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что диапазон задания-скоростеи воздушных объектов изменяется от 50 км/ч до 5000 км/ч с соответствующими доплеровскими частотами сигналов от 0 до ± 23 к Гц с дискретом 1,5 к Гц.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что обмен информации между РЛС и имитаторами каналов активного ответа вторичной радиолокации воздушных объектов производится по стандартным протоколам и интерфейсам.

13. Устройство имитации радиолокационной информации, содержащее рабочее место оператора, отличающееся тем, что в него введены вычислитель амплитуд эхо-сигналов в функциях дальности, имитатор шумового сигнала, имитатор помех, хронизатор единого времени и текущих координат обзора пространства, формирователь кодограмм с параметрами воздушных объектов и помехами, имитатор точечных и распределенных объектов, система обработки информации, вычислитель параметров воздушных объектов, имитатор канала вторичной радиолокации, распределитель информации по пространственным каналам 1-N блоков пространственных каналов, при этом вход устройства соединен с первым входом блока пространственных каналов, второй вход блока пространственных каналов соединен с третьим входом-выходом рабочего места оператора, третий вход блока пространственных каналов соединен со вторым выходом имитатора шумового сигнала, четвертый вход блока пространственных каналов соединен с выходом имитатора точечных и распределенных объектов, пятый вход блока пространственных каналов соединен с входом-выходом хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства, шестой вход блока пространственных каналов соединен с выходом распределителя информации по пространственным каналам, а выход блока пространственных каналов соединен с первым входом системы обработки информации, четвертый вход которой соединен с входом-выходом вычислителя параметров воздушных объектов, а второй вход соединен с входом-выходом хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства, третий вход-выход системы обработки информации соединен с первым входом-выходом рабочего места оператора, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства, а третий вход-выход соединен с входом имитатора шумового сигнала, вторым входом имитатора помех, вторым входом распределителя информации по пространственным каналам, входом-выходом имитатора точечных и распределенных объектов, входом-выходом имитатора канала вторичной радиолокации, входом-выходом вычислителя амплитуд эхо-сигналов в функциях дальности, входом-выходом вычислителя параметров воздушных объектов, вход которого соединен с входом-выходом хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства, а выход соединен со вторым входом имитатора канала вторичной радиолокации, первый вход которого соединен с входом-выходом хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства, выход имитатора канала вторичной радиолокации соединен с входом вычислителя амплитуд эхо-сигналов в функциях дальности, выход которого соединен со вторым входом формирователя кодограмм с параметрами воздушных объектов и помехами, первый вход которого соединен с выходом имитатора помех, а выход соединен с первым входом распределителя информации по пространственным каналам, третий вход которого соединен с входом-выходом хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства, первый выход имитатора шумового сигнала соединен с первым входом имитатора помех.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что блок пространственных каналов состоит из одного или нескольких N₁…N_n каналов, каждый из которых включает коммутатор-смеситель сигналов, формирователь комплексных эхо-сигналов с привязкой к обзору пространства, модулятор амплитуд эхо-сигналов по текущим координатам, первый вход которого соединен с шестым входом блока пространственных каналов, второй вход соединен с пятым входом блока пространственных каналов, третий вход соединен с четвертым входом блока пространственных каналов, четвертый вход соединен со вторым входом блока пространственных каналов, выход модулятора амплитуд эхо-сигналов по текущим координатам соединен с первым входом формирователя комплексных эхо-сигналов с привязкой к обзору пространства, второй вход которого соединен с пятым входом блока пространственных каналов, третий вход соединен с третьим входом блока пространственных каналов, четвертый вход соединен со вторым входом блока пространственных каналов, а выход формирователя комплексных эхо-сигналов с привязкой к обзору пространства соединен с первым входом коммутатора-смесителя, второй вход которого соединен с первым входом блока пространственных каналов, третий вход которого соединен со вторым входом блока пространственных каналов, а выход соединен с выходом блока пространственных каналов.

15. Устройство по п.13, отличающиеся тем, что рабочее место оператора выполнено с возможностью задания сценария воздушной обстановки в зоне ответственности РЛС инструктором и с последующим переключением рабочего места оператора от инструктора для оператора, осуществляющего контроль отображения воздушной обстановки с системы обработки информации в штатном режиме работы РЛС.

16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что хронизатор единого времени и текущих координат обзора пространства выполнен с возможностью формирования кодограмм единого времени, текущих координат обзора пространства, например, сферических в виде текущего углового положения главного лепестка диаграммы направленности антенны РЛС, текущей дальности обзора, периодических запросов для воспроизведения, текущего состояния воздушной обстановки и сложного зондирующего сигнала с большой базой.

17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что формирователь комплексных эхо-сигналов с привязкой к обзору пространства выполнен с возможностью последовательной, упорядоченной записи пакетов информации о воздушной обстановке в приемное оперативное запоминающее устройство обмена данными и последующей выдачей данных в порядке очередности их поступления с привязкой к внешней хронизации по единому времени, текущим углам обзора пространства антенной, началу рабочей дальности РЛС и дискретному изменению текущей дальности обзора пространства с элементами разрешения по дальности, например, 125 м, соответствующим дискретом 0,833 Мкс следования опросных импульсов выдачи информации в виде пачки отметок дистанции.