RU2489753C2 - Method and apparatus for simulating radar information - Google Patents
Method and apparatus for simulating radar information Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489753C2 RU2489753C2 RU2011132550/11A RU2011132550A RU2489753C2 RU 2489753 C2 RU2489753 C2 RU 2489753C2 RU 2011132550/11 A RU2011132550/11 A RU 2011132550/11A RU 2011132550 A RU2011132550 A RU 2011132550A RU 2489753 C2 RU2489753 C2 RU 2489753C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- radar
- output
- objects
- space
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в тренажерах подготовки операторов радиолокационных станций, а также для функционально-диагностического контроля радиолокационных систем.The invention relates to radar technology and can be used in training simulators for operators of radar stations, as well as for functional diagnostic control of radar systems.
Известен способ имитации траекторий движения воздушных объектов [1], который осуществляется путем ручного ввода начальных полярных координат объекта в виде пеленга П0, дальности d0, курса kоб и начальной скорости νоб и последующего автоматического формирования траектории движения в виде отрезка прямой, исходящего из точки (П0; d0) в направлении kоб. Сигнал к началу маневра (поворота) поступает синхронно с вводом нового курса движения kоб и скорости объекта νоб к моменту выхода на новый курс. В результате выполняется имитация поворота путем сопряжения двух прямолинейных разнонаправленных участков движения дугой окружности, радиус которой определяется скоростью изменения курса ωк, которая также задается в момент начала маневра.A known method of simulating the trajectories of motion of air objects [1], which is carried out by manually entering the initial polar coordinates of the object in the form of bearing P 0 , range d 0 , course k about and the initial speed ν about and the subsequent automatic formation of the trajectory of motion in the form of a straight line, outgoing from the point (P 0 ; d 0 ) in the direction of k about . The signal to the beginning of the maneuver (turn) arrives synchronously with the introduction of a new course of movement k about and the speed of the object ν about at the time of entering a new course. As a result, rotation is simulated by pairing two rectilinear multidirectional sections of motion with an arc of a circle whose radius is determined by the rate of change of the course ω k , which is also set at the moment the maneuver begins.
Данный способ осуществляется в известном устройстве тренажера (фиг.1) операторов РЛС [1], содержащем пульт преподавателя 1; предназначенный для набора параметров движения объекта в виде цифровых кодов, первый выход которого соединен с первым входом преобразователя координат 2, предназначенного для вычисления текущих координат при имитации движения воздушного объекта, а второй выход - с первым входом сглаживающего блока 3, превращающего скачки курса и скорости движущегося объекта в плавное движение по дуге окружности, второй вход которого соединен с первым выходом преобразователя координат 2, выход сглаживающего блока 3 соединен со вторым входом преобразователя координат 2; второй выход преобразователя координат 2 соединен со входом пульта оператора 4 со встроенным выносным панорамным индикатором для слежения и вычисления координат объекта.This method is carried out in the known device of the simulator (figure 1) radar operators [1], containing the remote control of the
Известному способу присущи следующие два основных недостатка. С одной стороны, это нереальная имитация траектории движения с учетом кинематики маневра воздушного объекта, когда объект (его пилот) испытывает мгновенное воздействие перегрузки вследствие скачка центробежной силы Fц=mυ2/R, (m и υ - соответственно масса и скорость воздушного объекта), который неизбежно возникает при переходе с траектории движения по прямой с радиусом кривизны R→∞ на траекторию движения с конечным радиусом Rокр. С другой стороны, имитируемая траектория является плоскостной кривой, все точки которой расположены на некоторой условно заданной высоте над поверхностью земли, что не характерно для реальных полетов воздушных объектов в трехмерном пространстве.The known method has the following two main disadvantages. On the one hand, this is an unrealistic simulation of the trajectory of motion, taking into account the kinematics of the maneuver of an air object, when the object (its pilot) experiences instantaneous overload due to a jump in centrifugal force F c = mυ 2 / R, (m and υ are the mass and speed of the air object, respectively) , which inevitably arises during the transition from a motion path in a straight line with a radius of curvature R → ∞ to a motion path with a finite radius R okr . On the other hand, the simulated trajectory is a plane curve, all points of which are located at some conditionally specified height above the earth's surface, which is not typical for real flights of air objects in three-dimensional space.
Недостатком устройства тренажера является также приблизительное задание значений параметров движения по переходной кривой и ограниченные точностные возможности наложения на первичную радиолокационную обстановку вторичной имитируемой информации.The disadvantage of the simulator device is also the approximate setting of the values of the motion parameters along the transition curve and the limited accuracy of the possibility of imposing secondary simulated information on the primary radar situation.
Известен способ имитации траекторий движения воздушных объектов, в котором производится автоматический расчет 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 Rк плавно меняется от бесконечного в точках стыка с прямолинейными участками до радиуса согласования Rс 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 [2].A known method of simulating the trajectories of motion of air objects, in which the automatic calculation of the equations of motion in three coordinates x (t), y (t), z (t) and speed ϑ (t) immediately after entering the source data at the operator’s workplace with subsequent transfer the coefficients of these equations in the coordinate calculation unit, in which, in response to a request for information about the current position of the object, its Cartesian coordinates are calculated by substituting the time parameter t into the equations of motion corresponding to the the trace of the trajectory, for which the trajectory of the air object appears to consist of elementary segments in the form of straight segments, the conjugation of which at an angle between them φ <90 ° is performed with the exception of speed jumps and acceleration by matching sections in the form of an arc of a circle and two segments of cubic parabolas, which the radius of curvature R to smoothly changes from infinite points in junction with the straight sections to a radius R from the matching points in the joint portion with a circular arc or a portion except for a circular arc at the value of the angle between line segments conformable φ≥90 ° to the parametric equations calculated in block air Cartesian coordinates of the object for calculating the coordinates at time t is then converted into the polar coordinate converter in [2].
Недостатком данного способа являются малые функциональные возможности при тренировке операторов, поскольку не обеспечивается формирование параметров и моделей воздушных объектов как источников вторичного излучения, например, в виде эффективной отражающей поверхности объекта (ЭПР), связанной с их отражающей способностью к излучению РЛС S и затуханием мощности отраженного эхосигнала А(Д) в зависимости от расстояния Д воздушного объекта до РЛС. В имитируемых воздушных объектах отсутствуют каналы вторичной радиолокации, обеспечивающие получение о них дополнительной информации, например, запас топлива, признаки опознавания государственной принадлежности (ОГП), номер борта (NB) и т.д.The disadvantage of this method is the small functionality when training operators, since the formation of parameters and models of airborne objects as sources of secondary radiation is not provided, for example, in the form of an effective reflective surface of an object (EPR) associated with their reflectivity to radar radiation S and attenuation of reflected power echo A (D) depending on the distance D of the airborne object to the radar. In the simulated air objects there are no secondary radar channels providing additional information about them, for example, fuel supply, signs of identification of nationality (UCP), board number (NB), etc.
Отсутствует имитация дополнительных параллельных парциальных каналов приема информации о воздушных объектах, например при использовании многолепестковых ДНА по углу места, а также канала обработки информации по боковым лепесткам ДНА.There is no imitation of additional parallel partial channels for receiving information about airborne objects, for example, when using multi-lobe DNDs in elevation, as well as a channel for processing information on the side lobes of DNDs.
Отсутствует имитация доплеровских частот, определяемых радиальными скоростями воздушных объектов, задание программы обзора РЛС пространства и формы диаграммы направленности антенны по азимуту β и углу места, формирование различного вида активных и пассивных помех, шумов приемных каналов, отражений от распределенных объектов, метеообразований, привязка и модуляция имитируемой воздушной обстановки к единому времени, текущему обзору пространства РЛС, введение режима с наложением имитируемой воздушной обстановки на реальную обстановку в процессе контроля воздушного пространства и тренировки операторов.There is no imitation of Doppler frequencies determined by the radial velocities of airborne objects, the task of a radar survey program for space and the shape of the antenna pattern in azimuth β and elevation, the formation of various types of active and passive interference, noise of the receiving channels, reflections from distributed objects, meteorological conditions, binding and modulation simulated air conditions at a uniform time, the current review of the radar space, the introduction of a regime with the imposition of simulated air conditions on the real situation during the control of the airspace and the training of operators.
Указанные недостатки препятствуют полной имитации воздушной обстановки и использованию имитируемых сигналов воздушной обстановки в качестве тестовых эталонных воздействий при функционально-диагностическом контроле систем РЛС.These shortcomings hinder the complete simulation of the air situation and the use of simulated signals of the air situation as test reference actions in the functional diagnostic control of radar systems.
Данный способ осуществляется в известном устройстве имитации траекторий движения воздушных объектов (фиг.2), состоящем из рабочего места оператора 5, в котором производится автоматический расчет уравнений движения по трем координатам x(t), y(t), z(t) и скорости v(t) непосредственно после ввода исходных данных на рабочем месте оператора с последующей передачей коэффициентов указанных уравнений в блок расчета координат 6, в котором в ответ на запрос информации о текущем положении объекта вычисляются его декартовы координаты, которые в преобразователе координат 7 в момент времени t конвертируются в полярные [2].This method is carried out in the known device for simulating the trajectories of airborne objects (Fig. 2), consisting of the operator’s
Недостатком данного устройства являются малые функциональные возможности при тренировке операторов, поскольку не обеспечивается формирование параметров воздушных объектов как источников вторичного излучения, например, в виде эффективной отражающей поверхности объекта (ЭПР) и моделей, связанных с их отражающей способностью к излучению РЛС S и затуханием мощности отраженного эхосигнала А(Д) в зависимости от расстояния Д воздушного объекта до РЛС. В воздушных объектах отсутствуют каналы вторичной радиолокации, обеспечивающие получение о них дополнительной информации, например, запас топлива, признаки государственной принадлежности и т.д. Отсутствуют имитация дополнительных параллельных парциальных каналов приема информации о воздушных объектах, например, при использовании многолепестковых ДНА по углу места, а также канала обработки информации по боковым лепесткам ДНА, имитация доплеровских частот, определяемых радиальными скоростями воздушных объектов, рабочими частотами РЛС и моделями зондирующих и отраженных сигналов.The disadvantage of this device is its small functionality when training operators, since the formation of parameters of air objects as sources of secondary radiation, for example, in the form of an effective reflecting surface of an object (EPR) and models related to their reflectivity to radar S radiation and attenuation of reflected power, is not ensured echo A (D) depending on the distance D of the airborne object to the radar. There are no secondary radar channels in air objects that provide additional information about them, for example, fuel supply, signs of nationality, etc. There is no imitation of additional parallel partial channels for receiving information about airborne objects, for example, when using multi-lobe DNDs in elevation, as well as a channel for processing information on the side lobes of DNDs, imitating Doppler frequencies determined by radial velocities of airborne objects, operating radar frequencies and probing and reflected models signals.
Не предусмотрены: задание программы обзора пространства РЛС и формы диаграммы направленности антенны по азимуту β и углу места; формирование различного вида активных и пассивных помех, шумов приемных каналов, отражений от распределенных объектов, метеоборазований; привязка имитируемой воздушной обстановки к единому времени, текущему обзору пространства РЛС; отсутствует режим с наложением имитируемой воздушной обстановки на реальную обстановку в процессе контроля воздушного пространства и тренировки операторов.Not foreseen: assignment of a radar space survey program and antenna beam shape in azimuth β and elevation; the formation of various types of active and passive interference, noise of the receiving channels, reflections from distributed objects, weather patterns; binding simulated air conditions to a single time, the current overview of the radar space; there is no regime with the imposed simulated air situation on the real situation in the process of airspace control and operator training.
Указанные недостатки препятствуют полной имитации реальной воздушной обстановки и использованию имитируемых сигналов воздушной обстановки в качестве тестовых эталонных воздействий при функционально-диагностическом контроле систем РЛС.These shortcomings hinder the complete simulation of real air conditions and the use of simulated signals of air conditions as test reference actions in the functional diagnostic control of radar systems.
Предлагаемым изобретением решаются задачи расширения функциональных возможностей устройства имитации траекторий движения воздушных объектов, формирования в реальном масштабе времени комплексных текущих эхо-сигналов с выхода приемного канала с привязанными к воздушным объектам поставщиками различного вида помех, точечных и распределенных объектов, шумов приемного тракта с наложением или без наложения на реальную воздушную обстановку имитируемых сигналов, обеспечение функционально-диагностического контроля систем РЛС, модуляции имитируемых эхо-сигналов в зависимости от отражающей поверхности воздушных объектов, их затухания в функции дальности от точки расположения и текущих угловых координат сканирования воздушного пространства антенной системы РЛС, имитации доплеровских частот, определяемых радиальными скоростями воздушных объектов, рабочими частотами РЛС и моделями зондирующих и отраженных эхо-сигналов, имитации активных каналов вторичной радиолокации.The present invention solves the problem of expanding the functionality of the device simulating the trajectories of airborne objects, the formation in real time of complex current echo signals from the output of the receiving channel with suppliers of various types of interference, point and distributed objects, noise of the receiving path with or without superposition, attached to air objects overlapping on the real air situation of simulated signals, providing functional diagnostic control of radar systems, modulation echo signals depending on the reflecting surface of airborne objects, their attenuation as a function of the distance from the location point and the current angular coordinates of scanning the airspace of the radar antenna system, simulating Doppler frequencies determined by radial velocities of airborne objects, radar operating frequencies and probing and reflected echo models -signals, simulating active secondary radar channels.
Для достижения технического результата в способе имитации воздушной обстановки 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 Rк плавно меняется от бесконечного в точках стыка с прямолинейными участками до радиуса согласования Rс 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, дополнительно для введенных воздушных объектов задаются их дополнительные характеристики и модели как для источников вторичного излучения, активных каналов вторичной радиолокации, обеспечивающими 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 Aк(Д) на трассе распространения до воздушного объекта и обратно.To achieve a technical result in the method of simulating the air situation by manually entering the coordinates of the reference points of the trajectory of the movement of air objects, indicating the flight speeds at these points, permissible overloads and automatic calculation of the equations of motion in three coordinates x (t), y (t), z ( t) and speed ϑ (t) immediately after entering the initial data at the operator’s workplace with the subsequent transfer of the coefficients of these equations to the coordinate calculation unit, in which, in response to a request for information about the current position of In this case, its Cartesian coordinates are calculated by substituting the time parameter t into the equations of motion corresponding to the trajectory section to be overcome at time t, for which the trajectory of the movement of an air object is represented as consisting of elementary segments in the form of straight lines, the conjugation of which at an angle between them φ <90 ° is made with the exception of the velocity and acceleration jumps matching portions in the form of an arc of a circle and two cubic parabola segments, in which the radius of curvature R to smoothly vary from infinitely of the points joint with rectilinear portions up to the radius matching R with the points junction with the portion in the form of a circular arc or with exception of the section in the form of a circular arc at the value of the angle between conformable segments of straight φ> 90 ° to the parametric equations calculated in Cartesian coordinates calculating unit the coordinates of the airborne object at time t are then converted into polar coordinates in the coordinate transformer, in addition to the introduced airborne objects, their additional characteristics and models are set as for sources of secondary radiation, active secondary radar channels, providing additional information about airborne objects, in the time intervals of simulating the air situation introduce parameters characterizing airborne objects as sources of various types of interference, define the function of attenuating the energy of the reflected echo of the signal A to (D) on the propagation path to the air object and back.
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.A scene of the earth’s surface is set with layers of relief and (or) vegetation in the form of point and distributed objects with a model of a physical radio signal, which is the sum of the partial echo signals of the scene elements.
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 КНДд в азимутальной плоскости является функцией симметричного рассогласования от аргумента угла φ положения максимума главного лепестка ДНА АА(φ)=max при φ=0, задают ДНА в угломестной плоскости ДНАу в виде одного или i лепестков для i парциальных угломестных каналов одновременного приема информации как функции рассогласования КНДу; в угломестной плоскости от аргументов углов αi пронумерованных i положений главных лепестков ДНА Ау(αi)=max при αi=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 диаграммы направленности антенны радиолокационной станции 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 эхосигналов для определения по радиальным скоростям воздушных объектов дискретного набора частот Доплера и соответствующей каждой из них ближайшей модели со сдвигом спектра частоты имитируемого сигнала.An antenna pattern (BOTTOM) is analytically or tabulated on the main and side lobes in the azimuthal plane, for example, in a tabular form in the form of pairs of values: angle φ, directional coefficient (KND), where the KNDd in the azimuthal plane is a function of the symmetric mismatch of the argument the angle φ of the peak of the main lobe beam a a (φ) = max at φ = 0, set the beam in the elevation plane beam from a single lobe or i for i elevation partial channels simultaneously receiving information as a function CPV mismatch in; in the elevation plane from the arguments of the angles α i of the numbered i positions of the main lobes of the DND A y (α i ) = max for α i = 0, the parameters for viewing the space in the azimuthal and elevation planes, forming a codogram of a single time, and current coordinates for viewing the space are set, for example, in a spherical coordinate system in the form of the current angular position of the main lobe of the radiation pattern of the antenna of a radar station when scanning airspace in the azimuthal and elevation planes with their reference to the corresponding uyuschim marks "North" or 0 °, «Land" and (or) the zero line of the horizon, define parameters for forming the reference current range of the physical space with a viewing range of zero corresponding to the point of standing and main bang start working distance (NSD) radar. Radar operating frequencies and probing and reflected echo signals are introduced to determine the discrete set of Doppler frequencies and the closest model corresponding to each of them with a shift of the frequency spectrum of the simulated signal from the radial speeds of airborne objects.
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. В хронизаторе единого времени и текущих координат обзора пространства имитируется сложный зондирующий сигнал передатчика с большой базой и внутриимпульсной линейно - частотной модуляцией.The FOW airborne determination file generated at the operator’s workplace imitates the air situation in accordance with the following synchronous steps and processes: generates single time codograms, current coordinates for viewing the space, current periodic requests for reproducing the current state of the air situation, form from a packet of distance marks linked to NSD, the current linearly increasing code of the range for viewing the space with a range resolution element, for example, 125 m, respectively The corresponding time discretion is 0.833 μs, which provides a spatial temporal scan and display of information in the radar's area of responsibility in accordance with a given space survey program. A complex probing transmitter signal with a large base and in-pulse linear frequency-frequency modulation is simulated in the chronizer of a single time and current coordinates for viewing the space.
После определения по текущему запросу сферических координат воздушных объектов производится определение амплитуд эхо-сигналов в функциях дальности в виде произведений Sk Ak (Д), где Sk - эффективная отражающая поверхность K-ого воздушного объекта, Ak(Д) характеризует затухание сигнала в зависимости от расстояния Дк 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 объекты как объекты с активными каналами вторичной радиолокации, обеспечивающие получение о них дополнительной информации, формируют сигналы имитации шумов приемных каналов РЛС, помех.After determining by the current request the spherical coordinates of airborne objects, the amplitudes of the echo signals in the range functions are determined in the form of products S k A k (Д), where S k is the effective reflecting surface of the K-th air object, A k (Д) characterizes the attenuation of the signal depending on the distance D to the airborne object to the radar, the radial speeds of the airborne objects and the corresponding Doppler frequencies are determined, codograms are formed with the parameters of the airborne objects and simulated interference, in which for each air the ear object, the time of the beginning and end of the formation of active noise and other interference is checked, in accordance with the FOV, the parameters characterizing objects as objects with active secondary radar channels providing additional information about them are generated in the codogram; they generate signals simulating noise of the receiving radar channels and interference.
Распределяют и (или) передают сформированные кодограммы эхо-сигналов воздушных объектов в соответствии с их текущими координатами в N1…Nn пространственных параллельных парциальных каналах формирования комплексных сигналов в соответствии с алгоритмами работы параллельных приемных каналов, обрабатывающих информацию от соответствующих антенных систем РЛС, работающих на прием.Distribute and / or transmit the generated codograms of the echo signals of airborne objects in accordance with their current coordinates in N 1 ... N n spatial parallel partial channels for generating complex signals in accordance with the algorithms of parallel receiving channels that process information from the corresponding radar antenna systems operating appointment.
Осуществляют модуляцию выражений Sk Ak(Д) на коэффициенты модуляции AA(φ) и Ау(φ), определяемые формой диаграммы направленности антенны в соответствии с коэффициентами направленного действия AA(φ) азимутом γk воздушного объекта и угловым положением антенны β: например, для азимутального сканирования Sрк=SкАк(Д) AA(β-γk).The expressions S k A k (D) are modulated by modulation coefficients A A (φ) and A y (φ), determined by the shape of the antenna pattern in accordance with the directional coefficients A A (φ) with the azimuth γ k of the airborne object and the angular position of the antenna β: for example, for azimuthal scanning, S pk = S to A to (D) A A (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 РЛС с внутриимпульсной модуляцией.Based on the calculated Doppler frequency of the airborne object, the nearest Doppler channel number corresponding to it is selected and a response echo signal of the airborne object is generated with a spectrum shift corresponding to a given model and model of a complex probing radar signal with intrapulse modulation.
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.An ordered sequential recording of the generated codograms of the complex echo signals about the air situation for each of the receiving channels is made to the receiving random-access memory device for data exchange and subsequent data output through the switches - mixers in the order of their arrival with reference to external synchronization at a uniform time, current viewing angles antenna space, the beginning of the working range of the radar and a discrete change in the current viewing range of the space with a range resolution element and, for example, 125 m, with a corresponding discrete of 0.833 μs following the interrogation pulses of information output in the form of a packet of distance marks.
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.The combined operation mode is provided in which, upon a command from the operator’s workplace, synchronous combination of the primary information generated in the radar’s area of responsibility is performed with the simulated air situation in the signal switch-mixers with the exception of imitation of the receiving channel noise.
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 и запросов для воспроизведения воздушной обстановки по команде с рабочего места оператора переключают на соответствующие рабочие кодограммы с РЛС, одновременно производится исключение имитации шумов приемных каналов РЛС в имитаторе.In the combined operation mode, when superimposed on the primary information in real time from the outputs of the receiving radar channels, secondary for combining and synchronizing the simulated information with the primary information, the simulated synchronization codograms in the form of a single time, current coordinates for viewing the space and requests for reproducing the air situation upon command from the working operator’s places are switched to the corresponding working codograms from the radar; at the same time, the simulation of noise of the receiving channels of the radar is eliminated mitatore.
Для воздушных объектов как для источников вторичного излучения, вводятся значения эффективной отражающей поверхности S, например, дискретные, при этом Sк∈[0,001;100] м2.For airborne objects as sources of secondary radiation, the effective reflective surface S is introduced, for example, discrete, with S k ∈ [0.001; 100] m 2 .
Для воздушных объектов как для источников вторичного излучения, вводятся цифровые модели вторичного излучения учитывающие статику и динамику движения целей и их элементов.For airborne objects as sources of secondary radiation, digital models of secondary radiation are introduced taking into account the statics and dynamics of the movement of targets and their elements.
Для воздушных объектов, имеющих активные каналы вторичной радиолокации, вводятся параметры начального количества топлива, %, сигналы бедствия, опознавание государственной принадлежности.For airborne objects with active secondary radar channels, the parameters of the initial amount of fuel,%, distress signals, identification of nationality are entered.
Формируются активные шумовые помехи.Active noise interference is generated.
Формируются активные несинхронные помехи и активные синхронные помехи.Active non-synchronous interference and active synchronous interference are generated.
При формировании распределенных объектов указываются их размеры по азимуту, углу места и дальности.When forming distributed objects, their sizes are indicated in azimuth, elevation and range.
Предлагаемый способ имитации радиолокационной информации осуществляется в предлагаемом устройстве, которое, как и наиболее близкое к нему (фиг.2), содержит рабочее место оператора. В отличие от известного в предлагаемое устройство дополнительно 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, блок пространственных каналов, который состоит из одного или нескольких N1…Nn каналов, каждый из которых включает модулятор амплитуд эхо-сигналов по текущим координатам, формирователь комплексных эхо-сигналов с привязкой к обзору пространства и коммутатор-смеситель сигналов.The proposed method of simulating radar information is carried out in the proposed device, which, like the one closest to it (figure 2), contains the operator’s workplace. In contrast to the known device, the calculator of amplitudes of echo signals in range functions, a simulator of a noise signal, a simulator of interference, a chronizer of a single time and current coordinates for viewing the space, a generator of codograms with parameters of air objects and noise, a simulator of point and distributed objects, a system are additionally introduced information processing, a calculator of parameters of air objects, a simulator of a secondary radar channel, a distributor of information over spatial channels, a block of space idents channels, which consists of one or more N 1 ... N n channels, each of which comprises amplitude modulator echo current coordinates shaper integrated echo signals with reference to the overview space switch and mixer signals.
Предлагаемое устройство имитации радиолокационной информации иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.3, фиг.4.The proposed device for simulating radar information is illustrated by the drawings presented in figure 3, figure 4.
Устройство имитации радиолокационной информации содержит рабочее место оператора 5, вычислитель амплитуд эхо-сигналов в функциях дальности 10, имитатор шумового сигнала 11, имитатор помех 17, хронизатор единого времени и текущих координат обзора пространства 9, формирователь кодограмм с параметрами воздушных объектов и помехами 12, имитатор точечных и распределенных объектов 14, систему обработки информации 18, вычислитель параметров воздушных объектов 8, имитатор канала вторичной радиолокации 13, распределитель информации по пространственным каналам 15, блок пространственных каналов 16, который состоит из одного или нескольких N1…Nn каналов, каждый из которых включает модулятор амплитуд эхо-сигналов по текущим координатам 19, формирователь комплексных эхо-сигналов с привязкой к обзору пространства 20 и коммутатор-смеситель сигналов 21 (фиг.4).A device for simulating radar information contains an operator’s
Рабочее место оператора 5 выполняет и функции рабочего места инструктора, при этом вход устройства соединен с первым входом блока пространственных каналов 16, второй вход блока пространственных каналов 16 соединен с третьим входом-выходом рабочего места оператора 5, третий вход блока пространственных каналов 16 соединен со вторым выходом имитатора шумового сигнала 12, четвертый вход блока пространственных каналов 16 соединен с выходом имитатора точечных и распределенных объектов 14, пятый вход блока пространственных каналов 16 соединен с входом-выходом хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства 9, шестой вход блока пространственных каналов 16 соединен с выходом распределителя информации по пространственным каналам 15, а выход блока пространственных каналов 16 соединен с первым входом системы обработки информации 18, четвертый вход которой соединен с входом-выходом вычислителя параметров воздушных объектов 8, а второй вход соединен с входом-выходом хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства 9, третий вход-выход системы обработки информации 18 соединен с первым входом-выходом рабочего места оператора 5, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства 9, а третий вход-выход соединен с входом имитатора шумового сигнала 11, вторым входом имитатора помех 17, вторым входом распределителя информации по пространственным каналам 15, входом-выходом имитатора точечных и распределенных объектов 14, входом-выходом имитатора канала вторичной радиолокации 13, входом-выходом вычислителя амплитуд эхо-сигналов в функциях дальности 10, входом-выходом вычислителя параметров воздушных объектов 8, вход которого соединен с входом-выходом хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства 9, а выход соединен со вторым входом имитатора канала вторичной радиолокации 13, первый вход которого соединен с входом-выходом хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства 9, выход имитатора канала вторичной радиолокации 13 соединен с входом вычислителя амплитуд эхо-сигналов в функциях дальности 10, выход которого соединен со вторым входом формирователя кодограмм с параметрами воздушных объектов и помехами 12, первый вход которого соединен с выходом имитатора помех 17, а выход соединен с первым входом распределителя информации по пространственным каналам 15, третий вход которого соединен с входом-выходом хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства 9, первый выход имитатора шумового сигнала 11 соединен с первым входом имитатора помех 17.The operator’s
Вычислитель параметров воздушных объектов 8 и другие блоки, например, 10, 13, 15 реализуются, например, на основе процессоров 1892 ВМ2Т производства ГУП НПЦ «ЭЛВИС» [2]. Для их программирования использовался язык ассемблер, операционная система Windows 98/98SE/NT/2000/XP [3, 4]The calculator of parameters of airborne objects 8 and other blocks, for example, 10, 13, 15, are implemented, for example, on the basis of 1892 BM2T processors manufactured by the State Unitary Enterprise SPC ELVIS [2]. For their programming, assembly language was used, the operating system Windows 98 / 98SE / NT / 2000 / XP [3, 4]
Устройство имитации радиолокационной информации работает следующим образом.A device for simulating radar information works as follows.
Инструктор вручную на рабочем месте оператора 5 задает сценарий воздушной обстановки [2, 3, 4]. Отображение воздушной (радиолокационной) обстановки в зоне ответственности РЛС и управление системами и режимами работы РЛС на экране монитора рабочего места оператора 5 осуществляется с помощью графических интерфейсов и электронного меню. Формирование сценария воздушного налета, управление работой монитора также осуществляются с помощью электронного меню и штатных устройств ввода специализированной ЭВМ (СЭВМ) - трекбола, клавиатуры рабочего места оператора 5.Manual instructor at the workplace of the
Таким образом, инструктор вручную через наглядный пользовательский интерфейс задает сценарий воздушной обстановки [2, 3, 4]. Основой в сценарии воздушной обстановки являются имитируемые воздушные объекты и траектории их движения. Каждая из траекторий и объект описываются следующими параметрами: время появления имитируемого объекта начало с (Нач=Ос); модель объекта как источник вторичного излучения и (или) эффективная отражающая поверхность (ЭПР) объекта, м2 (Sk); максимальная переносимая перегрузка в числах ускорения свободного падения
Траектория полета воздушного объекта задается набором опорных вершин {Mn(xn,yn,zn)} ломаной линии, очерчивающей траекторию движения воздушного объекта.The flight path of an air object is defined by the set of support vertices {M n (x n , y n , z n )} of a broken line that defines the path of the air object.
Ввод точек Mn, начальных скоростей движения в этих точках осуществляется средствами человеко-машинного интерфейса на экране индикатора кругового обзора в естественном для оператора виде {Mn(xn,yn.hn)} с привязкой к прямоугольной системе координат, когда в качестве третьей координаты удобно задавать высоту hn воздушного объекта над поверхностью Земли.The points M n , the initial speeds of movement at these points are entered by means of the human-machine interface on the screen of the circular viewing indicator in the form natural for the operator {M n (x n , y n .h n )} with reference to a rectangular coordinate system, when in As the third coordinate, it is convenient to set the height h n of an air object above the surface of the Earth.
В рабочем месте оператора 5 производится автоматический расчет уравнений движения воздушного объекта по трем координатам x(t), y(t,), z(t) [2; 4].In the operator’s
Сформированный оператором налет, состоящий из нескольких (до 200) траекторий движения воздушных объектов, с привязанными к ним параметрами и моделями как источников вторичного излучения, активных каналов вторичной радиолокации, обеспечивающими получение дополнительной информации о воздушных объектах, помехах и т.д, записывается в файл определения воздушной обстановки [5, стр.412]. Работу с файлами обеспечивает разработанная программа ввода информации и имитации воздушной обстановки для СЭВМ рабочего места оператора 5. Управление файлами осуществляется посредством электронного меню. Создание файла определения воздушной обстановки (ФОВО) производится в соответствии с составом иерархии электронного меню в СЭВМ рабочего места оператора 5. При нажатии программной кнопки «Создание ФОВО» вызывается первое подменю (фиг.5), предназначенное для задания воздушной обстановки на экране системы отображения и формирования файла определения воздушной обстановки.A raid formed by the operator, consisting of several (up to 200) trajectories of the movement of airborne objects, with parameters and models tied to them as sources of secondary radiation, active secondary radar channels providing additional information about airborne objects, interference, etc., is written to a file determining the air situation [5, p. 412]. File management is provided by the developed program for inputting information and simulating the air situation for a computer on the operator’s
Активные шумовые помехи (АШП), активные синхронные и несинхронные импульсные помехи (АСИП, АНИП), пассивные помехи (ПП), привязанные к конкретным воздушным объектам, задаются с помощью подменю «ПОМЕХА» и т.д. (фиг.6).Active noise interference (ACP), active synchronous and non-synchronous impulse noise (ASIP, ANIP), passive interference (PP) associated with specific airborne objects are set using the “INTERFERENCE” submenu, etc. (Fig.6).
Исходные данные для формирования точечных и распределенных объектов также задаются на экране монитора рабочего места оператора 5. Координаты центров объектов задаются в плоскостной (прямоугольной) системе координат в зоне ответственности РЛС. Для распределенных объектов в полярной системе координат задаются в двоичных кодах линейные и угловые размеры, например, с ценой деления младшего разряда по дальности 125 м и азимуту
Производится загрузка, аналитически или таблично, диаграмм направленности антенны (ДНА), например, в азимутальной плоскости в табличной форме в виде пар значений: угол φ, коэффициент направленного действия (КНД). КНД является функцией симметричного рассогласования от аргумента угла ср положения максимума главного лепестка ДНА AA(φ)=max при φ=0. Вводится также программа обзора пространства РЛС, которая, в частности, включает задание скорости сканирования антенны по угловым координатам с определением характеристик физических эталонов единого времени и датчиков-имитаторов азимута, угла места и текущей дальности обзора пространства, параметров сложного зондирующего сигнала передатчика с большой базой и с внутриимпульсной линейно-частотной модуляцией.Antenna radiation patterns (BOTTOMs) are loaded, analytically or in a table, for example, in the azimuthal plane in a tabular form in the form of pairs of values: angle φ, directivity coefficient (DIR). KND is a function of symmetric mismatch from the argument of the angle cp of the position of the maximum of the main lobe of the bottom A A (φ) = max at φ = 0. A radar space viewing program is also being introduced, which, in particular, includes setting the antenna scanning speed by angular coordinates with determining the characteristics of physical standards of a single time and azimuth sensors-simulators, elevation angle and current viewing range, parameters of a complex probing signal from a transmitter with a large base and with intrapulse linear frequency modulation.
Сформированный ФОВО в виде параметрически представленных уравнений траекторий движения воздушных объектов в функции времени t, привязанных к ним с заданными параметрами постановщиков активных и пассивных помех, вспомогательных сигналов, различного вида метеообразований, местных предметов и т.д. в виде кодограмм по стандартным интерфейсам передается через СЭВМ рабочего места оператора 5 на модули устройства имитации радиолокационной информации для задания алгоритмов их работы.Formed by FOV in the form of parametrically presented equations of the trajectories of motion of air objects as a function of time t, tied to them with the given parameters of the directors of active and passive interference, auxiliary signals, various types of meteorological events, local objects, etc. in the form of codograms, it is transmitted via standard interfaces through the computer of the operator’s
После передачи информации о формируемом воздушном налете (ФОВО) рабочее место оператора 5 перестает выполнять функции рабочего места инструктора и с целью унификации, экономии аппаратуры оно начинает функционировать в качестве рабочего места оператора с отображением воздушной обстановки в полярной системе координат в зоне ответственности РЛС [3-6].After transmitting information about the formed air raid (FOW), the operator’s
Упрощенный вариант алгоритма работы устройства в режиме имитации воздушной обстановки представлен на фиг.7. Имитация подготовленного сценария воздушной обстановки начинается по команде «Старт» с рабочего места оператора в момент времени T0 и продолжается в интервале t∈[T0;TL].A simplified version of the algorithm of the device in the simulation mode of the air situation is presented in Fig.7. Simulation of the prepared scenario of the air situation begins with the “Start” command from the operator’s workplace at time T 0 and continues in the interval t∈ [T 0 ; T L ].
Хронизатор единого времени и текущих координат обзора пространства осуществляет формирование текущей информации и запроса на расчет координат.The chronizer of uniform time and current coordinates of the space survey carries out the formation of current information and a request for the calculation of coordinates.
В соответствии с переданными с рабочего места оператора 5 уравнениями движения воздушных объектов по трем координатам x(t), y(t), z(t), в вычислителе параметров воздушных объектов 8 периодически в ответ на запросы информации о текущем положении объектов из хронизатора единого времени и текущих координат обзора пространства 9 вычисляются их декартовы и сферические координаты путем подстановки параметра времени t в уравнения движения, соответствующие преодолеваемому в момент времени t участку траектории.In accordance with the equations of motion of air objects transmitted from the operator’s
Вычислитель амплитуд эхо-сигналов в функциях дальности 10 осуществляет вычисление произведений Sk Ak(D), где Sk - эффективная отражающая поверхность k-ого воздушного объекта, Ak(D) - затухание сигнала в зависимости от расстояния D воздушного объекта до РЛС. Производится расчет радиальных скоростей объектов и частот Доплера в соответствии с выражением Fg=2Vp/λ, где λ - длина рабочей волны передатчика. Частота Fg в дальнейшем определяет ближайший номер доплеровского канала с соответствующим сдвигом спектра частоты в модели при замешивании отраженного эхо-сигнала, в комплексный эхо-сигнал в формирователе комплексных эхо-сигналов с привязкой к обзору пространства 20.The echo signal amplitude calculator in range functions 10 calculates the products S k A k (D), where S k is the effective reflective surface of the k-th air object, A k (D) is the signal attenuation depending on the distance D of the air object to the radar . The radial velocities of objects and Doppler frequencies are calculated in accordance with the expression F g = 2V p / λ, where λ is the working wavelength of the transmitter. The frequency F g subsequently determines the closest Doppler channel number with the corresponding frequency spectrum shift in the model when mixing the reflected echo signal into the complex echo signal in the complex echo generator with reference to the
К заданным воздушным объектам в имитаторе канала активной вторичной радиолокации 13 привязываются их соответствующие признаки, определенные в ФОВО. Имитатор канала активной вторичной радиолокации 13 предназначен для реализации стандартного протокола обмена информации с РЛС в объеме, достаточном для идентификации воздушного объекта, например, для его опознавания [5, стр.413]. Объектом обмена информации от РЛС в данном случае является система обработки информации 18. Предусмотрен режим автоматического опознавания по запросу от системы обработки информации для заданных воздушных объектов с активными каналами вторичной радиолокации.To the specified airborne objects in the simulator of the active secondary radar channel 13, their corresponding attributes are defined in the FOW. The simulator of the active secondary radar channel 13 is designed to implement the standard protocol for the exchange of information with the radar in an amount sufficient to identify an air object, for example, to identify it [5, p. 413]. The object of the exchange of information from the radar in this case is the information processing system 18. There is an automatic recognition mode upon request from the information processing system for given airborne objects with active secondary radar channels.
Рассчитанные координаты воздушных объектов с амплитудами отраженных сигналов с учетом отражающей поверхности и удаленности отражающего объекта от места стояния РЛС частотами Доплера подаются в формирователь кодограмм с параметрами воздушных объектов и имитируемыми помехами 12, в котором для каждого воздушного объекта проверяется время начала и конца формирования активных шумовых, импульсных помех и т.д.The calculated coordinates of the air objects with the amplitudes of the reflected signals, taking into account the reflecting surface and the distance of the reflecting object from the radar’s location, the Doppler frequencies are fed to the encoder generator with the parameters of the air objects and simulated interference 12, in which the start and end times of formation of active noise are checked for each air object, impulse noise, etc.
Например, при наступлении времени формирования активной шумовой помехи к кодограмме «Замес» с параметрами воздушного объекта в формирователе кодограмм с параметрами воздушных объектов и имитируемыми помехами 12 добавляются ложные сигналы определенной мощности, например, в виде отсчетов белого Гауссова шума, получаемого путем суммирования двенадцати шумов с равномерным законом распределения в имитаторе помех 17, помеха имеет ширину спектра, перекрывающую ширину спектра зондирующего сигнала. Сформированные кодограммы воздушных объектов в соответствии с их сферическими координатами в распределителе информации по пространственным каналам 15 разделяются на несколько пространственных каналов N1…Nn. Обработка информации в различных пространственных каналах осуществляется однотипно с применением ДНА, соответствующей конкретному пространственному каналу. Имитатор шумового сигнала 11 формирует шумы приемного тракта РЛС. Эти шумы формируются, например, из последовательности максимальной длины. Коэффициенты формирующего полинома записываются в память процессора имитации шумового сигнала 11. В совмещенном режиме работы замешивание шумов с имитатора шумового сигнала 11 в комплексный эхо-сигнал не производится.For example, when it is time to generate active noise interference, false signals of a certain power are added to the Kodogram codogram with the parameters of an air object in the codogram generator with parameters of air objects and simulated interference 12, for example, in the form of samples of white Gaussian noise obtained by summing twelve noises with uniform distribution law in the interference simulator 17, the interference has a spectral width that overlaps the spectrum width of the probing signal. The generated codograms of air objects in accordance with their spherical coordinates in the information distributor for
Алгоритм работы и структура реализации процесса в имитаторе точечных и распределенных объектов 14 осуществляется исходя из того, что эти объекты не изменяют своего пространственного положения от периода к периоду зондирования РЛС. Модели распределенных объектов получают путем формирования цифровых карт с разбиением объекта на сумму элементов и интегрированием отражений от этих элементов с учетом их спектральных характеристик [5, стр.129, 133].The algorithm of work and the structure of the process in the simulator of point and distributed objects 14 is based on the fact that these objects do not change their spatial position from period to period of radar sensing. Models of distributed objects are obtained by forming digital maps with dividing the object into the sum of the elements and integrating the reflections from these elements, taking into account their spectral characteristics [5, p. 129, 133].
Соответствующий модулятор амплитуд эхо-сигналов по текущим координатам 19 блока пространственных каналов 16 по текущим имитируемым координатам точечных и распределенных объектов 14 осуществляет перемножение выражений Sk Ak(D) на коэффициент модуляции АА(φ), определяемый формой диаграммы направленности в соответствии с коэффициентом направленного действия AA(φ), азимутом γk воздушного объекта и угловым положением антенны β: например, в азимутальной плоскости Sрк=SkAk(Д)AA(β-γк).The corresponding modulator of the amplitudes of the echo signals at the
После чего в формирователе комплексных эхо-сигналов с привязкой к обзору пространства 20 по определенной для воздушного объекта частоте Доплера выбирается соответствующий ближайший канал Доплера со своей моделью изменения спектра сложного зондирующего сигнала. Таких каналов для диапазона скоростей воздушных объектов от 50 км/час до 5000 км/час с соответствующими доплеровскими частотами сигналов от 0 до ±23 кГц с дискретом 1,5 кГц может быть реализовано порядка 30-ти.Then, in the integrated echo signal generator with reference to the survey of
На следующем этапе эхо-сигналы с амплитудами, промодулированными в соответствии с текущими координатами обзора пространства РЛС в виде полных пакетов информации о воздушной обстановке, упорядочение в порядке увеличения текущей дальности воздушных объектов записываются в приемное оперативное запоминающее устройство обмена данными типа «первый зашел - первый вышел» (FIFO). После чего производится выдача данных в порядке очередности их поступления с привязкой к внешней хронизации по единому времени, текущим углам обзора пространства антенной, началу рабочей дистанции РЛС и дискретному изменению текущего линейно-нарастающего кода дальности с элементом разрешения, например, 125 м, соответствующим дискретом 0,833 мкс выдачи информации из оперативного запоминающего устройства в виде пачки отметок дистанции.At the next stage, echoes with amplitudes modulated in accordance with the current coordinates of the radar space overview in the form of complete packets of information about the air situation, ordering in the order of increasing the current range of airborne objects are recorded in the receiving RAM data storage device of the type “first entered - first left” "(FIFO). After that, data is produced in the order of their arrival with reference to external timing for a single time, the current viewing angles of the antenna space, the beginning of the working distance of the radar and a discrete change in the current linearly increasing range code with a resolution element, for example, 125 m, corresponding discrete 0.833 ISS of information output from the random access memory in the form of a pack of distance marks.
Предусмотрено два режима работы устройства имитации радиолокационной информации. В первом режиме с формирователя комплексных эхо-сигналов с привязкой к обзору пространства 20 через коммутатор-смеситель сигналов 21 на систему обработки информации 18 РЛС выдается в реальном масштабе времени только имитируемая текущая радиолокационная информация, например, в виде 12-ти разрядных двоичных кодов (с учетом знака). Радиолокационная информация в виде комплексных имитационных сигналов формируется (имитируется) в соответствии с заданным ФОВО и выбранным методом и темпом обзора воздушного пространства антенной системой РЛС по азимуту, угломестным каналам и дальности в сферической системе координат РЛС во временном интервале воздушного налета.There are two modes of operation of a device for simulating radar information. In the first mode, from the integrated echo-signal generator with reference to the survey of
Во втором совмещенном режиме работы в коммутаторе-смесителе сигналов 21 производится наложение вторичной имитируемой обстановки с выхода формирователя комплексных эхо-сигналов с привязкой к обзору пространства 20 на первичную воздушную обстановку с выхода приемника РЛС.In the second combined mode of operation in the
Команды переключения режимов работы на коммутатор-смеситель сигналов 21 и имитатор шумового сигнала 11 производятся с рабочего места оператора 5.Commands for switching operating modes to the
Во втором режиме по команде с рабочего места оператора 5 блокируется ввод сигналов имитации шумов приемника РЛС с выхода имитатора шумового сигнала 11 в формирователь комплексных эхо-сигналов с привязкой к обзору пространства 20.In the second mode, upon command from the operator’s
Таким образом, устройство имитации радиолокационной информации обеспечивает выполнение наиболее трудоемких вычислительных операций в некритичном процессе ввода и подготовки инструктором сценариев воздушного налета, когда время реализации вычислений не является определяющим. Параметрические уравнения вычисления текущих прямоугольных координат движения воздушных объектов в функции времени t, численные методы воспроизведения сферических координат обеспечивают заданный темп формирования и ввода в сечения обработки информации РЛС имитационных потоков в соответствии с реальным темпом обзора пространства современных и перспективных РЛС [4]. Имитируемая информация для тренировки операторов в виде набора отметок, целей воспроизводит траектории движения воздушных объектов и т.д., одновременно представляет собой и эталонные тестовые воздействия для функционально-диагностического контроля систем РЛС, например, для формирования эталонных траекторий движения воздушных объектов.Thus, the device for simulating radar information provides the most time-consuming computational operations in the non-critical process of input and preparation of air raid scenarios by the instructor when the timing of the calculations is not critical. The parametric equations for calculating the current rectangular coordinates of the movement of airborne objects as a function of time t, numerical methods for reproducing spherical coordinates provide a given rate of formation and input of simulation flows into the information processing sections of the radar in accordance with the real rate of the space survey of modern and promising radars [4]. The simulated information for training the operators in the form of a set of marks, targets reproduces the trajectories of the movement of air objects, etc., at the same time it also represents the reference test actions for the functional and diagnostic control of radar systems, for example, for the formation of the reference trajectories of the movement of air objects.
Устройство имитации радиолокационной информации обеспечивает проведение измерений, исследование характеристик программно-аппаратных средств первичной, вторичной обработки информации РЛС, а также функционально-диагностический контроль подсистем обнаружения, измерения координат целей, формирования траекторий, входящих в систему обработки информации.A device for simulating radar information provides measurements, studies of the characteristics of the software and hardware of primary, secondary radar information processing, as well as functional diagnostic monitoring of detection subsystems, measurement of target coordinates, formation of trajectories included in the information processing system.
ЛитератураLiterature
1) А.С. №991479. СССР Тренажер оператора локационных станций. А.В. Гусев. Опубл. 1983 г. Бюл. №3.1) A.S. No. 991479. USSR Simulator of the operator of location stations. A.V. Gusev. Publ. 1983, Bull.
2) Патент №2419072 на изобретение «Способ имитации траекторий движения воздушных объектов», заявка №2009120762/28(028681) от 01.06.2009 г. Авторы: Чекушкин В.В., Бобров М.С., Аверьянов A.M.2) Patent No. 2419072 for the invention “A method for simulating the trajectories of motion of air objects”, application No. 2009120762/28 (028681) dated 06/01/2009. Authors: Chekushkin VV, Bobrov MS, Averyanov A.M.
3) Чекушкин В.В., Юрин О.В., Дударев В.А. Автоматизированная система управления радиолокационным комплексом. Приборы и системы. Управление. Контроль. Диагностика. 2004, №1, с.18-21.3) Chekushkin V.V., Yurin O.V., Dudarev V.A. Automated radar control system. Devices and systems. Control. The control. Diagnostics. 2004, No. 1, pp. 18-21.
4) Свидетельство №2009611848 от 16.02.2009 г. на программу для ЭВМ «Программа сглаживания траекторий движения воздушных объектов для радиолокационных систем управления» («Trajectory»), Авторы: Бобров М.С., Колпикова Е.С., Чекушкин В.В.4) Certificate No. 20099611848 dated February 16, 2009 for the computer program “The program for smoothing the trajectories of airborne objects for radar control systems” (“Trajectory”), Authors: Bobrov MS, Kolpikova ES, Chekushkin V. AT.
5) Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. Изд. 2-е / под. ред. Я.Д. Ширмана. М.: Радиотехника, 2007 г. - 512 с.5) Radio-electronic systems: Fundamentals of construction and theory. Directory. Ed. 2nd / under. ed. POISON. Shirman. M .: Radio engineering, 2007 - 512 p.
6) Чекушкин В.В., Юрин О.В Реализация индикатора кругового обзора на дисплее с телевизионным растром. Радиотехника, 2002, №3, с.86-89.6) Chekushkin V.V., Yurin O.V. Implementation of the circular viewing indicator on a display with a television raster. Radio Engineering, 2002, No. 3, pp. 86-89.
Claims (17)
задаются их дополнительные характеристики и модели как для источников вторичного излучения, активных каналов вторичной радиолокации, обеспечивающие получение дополнительной информации о воздушных объектах, во временных интервалах имитации воздушной обстановки вводят параметры, характеризующие воздушные объекты как источники различного вида помех, задают функцию ослабления энергии отраженного эхосигнала Ак(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 эхосигналов 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 КНДА в азимутальной плоскости является функцией симметричного рассогласования от аргумента угла φ положения максимума главного лепестка ДНА AA(φ)=max при φ=0, задают ДНА в угломестной плоскости ДНАу в виде одного или i лепестков для i парциальных угломестных каналов одновременного приема информации как функции рассогласования КНДуi в угломестной плоскости от аргументов углов αi пронумерованных i положений главных лепестков ДНА Ау(αi)=max при αi=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 эхосигналов 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 эхосигналов в функциях дальности в виде произведений SkAk(Д), где Sk - эффективная отражающая поверхность k-го воздушного объекта; Ak(Д) характеризует затухание сигнала в зависимости от расстояния Дk 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 эхосигналов воздушных объектов в соответствии с их текущими координатами в N1…Nn 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 SkAk(Д) на коэффициенты модуляции АА(φ) и Ау(φ), определяемые формой диаграммы направленности антенны в соответствии с коэффициентами направленного действия АА(φ), азимутом γk воздушного объекта и угловым положением антенны β: например для азимутального сканирования антенны Sрk=SkАk(Д)АА(β-γk),
по рассчитанной частоте Доплера воздушного объекта выбирают ближайший, соответствующий ей номер доплеровского канала и формируют ответный эхосигнал 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 эхосигналов 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.1. A method of simulating radar information by manually entering the coordinates of the reference points of the trajectory of the movement of air objects, indicating the flight speeds at these points, permissible overloads and the automatic calculation of the equations of motion along the three coordinates x (t), y (t), z (t) and speed ϑ (t) immediately after entering the initial data at the operator’s workplace with the subsequent transfer of the coefficients of these equations to the coordinate calculation unit, in which, in response to a request for information about the current position of the object, its Cartesian coordinates are calculated Dates by substituting the time parameter t in the equations of motion corresponding to the trajectory section to be overcome at time t, for which the trajectory of the air object appears to consist of elementary segments in the form of straight lines, the conjugation of which at an angle between them φ <90 ° is performed with the exception of jumps speed and acceleration by matching sections in the form of an arc of a circle and two segments of cubic parabolas, on which the radius of curvature R k smoothly changes from infinite at the points of junction with straight linear sections up to the coordination radius R c at the junction with the section in the form of a circular arc or with the exception of the section in the form of a circular arc for the angle between the coordinated line segments φ≥90 ° according to the parametric equations calculated in the block of coordinates calculation of the Cartesian coordinates of the air object at the moment time t are then converted into polar in the coordinate converter, characterized in that for the introduced air objects
their additional characteristics and models are set for both secondary radiation sources and active secondary radar channels that provide additional information about airborne objects; parameters that characterize airborne objects as sources of various types of interference are introduced in time intervals of simulating airborne conditions, and the attenuation function of the reflected echo signal A is set to (D) on the distribution route to the airborne object and back,
define a scene of the surface of the earth with layers of relief and (or) vegetation in the form of point and distributed objects with a model of a physical radio signal, which is the sum of the partial echo signals of the scene elements,
set analytically or tabularly on the main and side lobes the antenna pattern (BOTTOM) in the azimuthal plane, for example in a tabular form in the form of pairs of values: angle φ, directional coefficient (KND), where KND A in the azimuthal plane is a function of the symmetric mismatch of the argument the angle φ of the position of the maximum of the main lobe of the bottom of the beam A A (φ) = max at φ = 0, set the bottom in the elevation plane of the bottom of y in the form of one or i petals for i partial elevation channels for simultaneous reception of information as a function the mismatch of the KND yi in the elevation plane from the arguments of the angles α i of the numbered i positions of the main lobes of the DND And y (α i ) = max for α i = 0,
set the parameters for viewing the space in the azimuthal and elevation planes, for generating a single-time codogram, for the current coordinates of the space survey, for example, in a spherical coordinate system in the form of the current angular position of the main lobe of the bottom of the radar station (RLS) when scanning airspace in the azimuthal and elevation planes with reference them to the corresponding marks "North" or 0 °; "Earth" and (or) the zero horizon line, set the parameters for the formation of a physical standard of the current viewing range of space from zero range, corresponding to the standing point and the probe pulse of the beginning of the working distance (NSD) of the radar,
introduce radar operating frequencies and models of probing and reflected echo signals to determine the discrete set of Doppler frequencies from the radial speeds of airborne objects and the closest model corresponding to each of them with a shift of the frequency spectrum of the simulated signal,
the file for determining the air situation (FOW) generated at the operator’s workplace imitates the air situation in accordance with the following synchronous steps and processes: generate single-time codograms, current coordinates for viewing the space, current periodic requests for reproducing the current state of the air situation, form distance marks tied to NSD, the current linearly increasing code of the range of the field of view of space with an element of range resolution, for example 125 m, sponding time increments 0.833 microseconds, providing spatial timebase and displaying information in the radar area of responsibility in accordance with a predetermined program viewing space,
after determining at the current request the spherical coordinates of airborne objects, the amplitudes of the echo signals are determined in range functions in the form of products S k A k (Д), where S k is the effective reflecting surface of the k-th air object; A k (D) characterizes the attenuation of the signal depending on the distance D k of the airborne object to the radar, the radial velocities of the airborne objects and the corresponding Doppler frequencies are determined, codograms are formed with the parameters of the airborne objects and simulated interference, in which the start time is checked for each airborne object and the end of the formation of active noise and other interference, parameters characterizing airborne objects as objects with active secondary radiolocation channels are introduced into the codogram in accordance with FOW echivayuschie obtain more information about them, form the signals of reception channels simulate radar noise, interference,
distribute and (or) transmit the generated codograms of echo signals of airborne objects in accordance with their current coordinates in N 1 ... N n spatial parallel partial channels for generating complex signals in accordance with the algorithms of parallel receiving channels that process information from the corresponding antenna systems of the radar working on reception ,
modulate the expressions S k A k (D) by modulation coefficients A A (φ) and A y (φ), determined by the shape of the antenna pattern in accordance with the directional coefficients A A (φ), azimuth γ k of the airborne object and the angular position antennas β: for example for azimuthal scanning of an antenna S pk = S k A k (D) A A (β-γ k ),
based on the calculated Doppler frequency of the airborne object, select the nearest Doppler channel number corresponding to it and generate a response echo signal of the airborne object with a spectrum shift corresponding to a given model and model of a complex probe signal of a radar transmitter with intrapulse modulation,
an ordered sequential recording of the generated codograms of the integrated airborne echo signals for each of the receiving channels into the receiving random-access memory of the data exchange and subsequent data output through the mixing switches in the order of their arrival with reference to external timing for a single time, the current viewing angles of the antenna space , the beginning of the working range of the radar and a discrete change in the current viewing range of the space with an element of range resolution, for example, 125 m, with a corresponding discrete of 0.833 μs following the interrogation pulses of information output in the form of a packet of distance marks.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011132550/11A RU2489753C2 (en) | 2011-08-02 | 2011-08-02 | Method and apparatus for simulating radar information |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011132550/11A RU2489753C2 (en) | 2011-08-02 | 2011-08-02 | Method and apparatus for simulating radar information |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011132550A RU2011132550A (en) | 2013-02-10 |
RU2489753C2 true RU2489753C2 (en) | 2013-08-10 |
Family
ID=49119520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011132550/11A RU2489753C2 (en) | 2011-08-02 | 2011-08-02 | Method and apparatus for simulating radar information |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2489753C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2648585C1 (en) * | 2016-11-08 | 2018-03-26 | Акционерное общество "Муромский завод радиоизмерительных приборов" | Method and system for monitoring radar location station |
US20220057486A1 (en) * | 2018-12-31 | 2022-02-24 | Atai Labs Pvt Ltd. | Object Classification Using Machine Learning |
RU2767180C1 (en) * | 2020-11-03 | 2022-03-16 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Device for simulating satellite communication channel with outlet towed antenna device in dmv range |
RU2804902C1 (en) * | 2023-02-03 | 2023-10-09 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for radio signal simulation |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108761409B (en) * | 2018-07-19 | 2022-03-25 | 电子科技大学 | Secondary radar signal generation and test method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2099794C1 (en) * | 1978-04-28 | 1997-12-20 | Производственное объединение "Марийский машиностроитель" | Training equipment |
RU7229U1 (en) * | 1997-08-21 | 1998-07-16 | Военная академия противовоздушной обороны им.Маршала Советского Союза Г.К.Жукова | TRAINING SYSTEM |
RU2229144C2 (en) * | 2001-06-13 | 2004-05-20 | Федеральное государственое унитарное предприятие "Ульяновский механический завод" | Facility to train radar operators |
-
2011
- 2011-08-02 RU RU2011132550/11A patent/RU2489753C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2099794C1 (en) * | 1978-04-28 | 1997-12-20 | Производственное объединение "Марийский машиностроитель" | Training equipment |
RU7229U1 (en) * | 1997-08-21 | 1998-07-16 | Военная академия противовоздушной обороны им.Маршала Советского Союза Г.К.Жукова | TRAINING SYSTEM |
RU2229144C2 (en) * | 2001-06-13 | 2004-05-20 | Федеральное государственое унитарное предприятие "Ульяновский механический завод" | Facility to train radar operators |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2648585C1 (en) * | 2016-11-08 | 2018-03-26 | Акционерное общество "Муромский завод радиоизмерительных приборов" | Method and system for monitoring radar location station |
US20220057486A1 (en) * | 2018-12-31 | 2022-02-24 | Atai Labs Pvt Ltd. | Object Classification Using Machine Learning |
RU2767180C1 (en) * | 2020-11-03 | 2022-03-16 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Device for simulating satellite communication channel with outlet towed antenna device in dmv range |
RU2804902C1 (en) * | 2023-02-03 | 2023-10-09 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for radio signal simulation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011132550A (en) | 2013-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW202497B (en) | ||
CN103616671B (en) | A kind of phased-array radar Digital Simulation System and emulation mode thereof | |
RU2363010C2 (en) | Method of determining coordinates of radio-frequency radiation source and device to this end | |
CN102012504B (en) | Dynamic target simulator for airborne secondary radar phased array inquiry system | |
CN109782241B (en) | Meteorological radar echo simulation method and system | |
CN104614713A (en) | Radar echo signal simulator suitable for onboard radar system | |
RU2489753C2 (en) | Method and apparatus for simulating radar information | |
CN103926474A (en) | Phased array antenna unit characteristic near-field measurement method | |
CN109471080A (en) | High speed platform radar simulated radar echo system based on simulink | |
CN109001697B (en) | Multi-target radar echo simulator | |
CN203930058U (en) | A kind of synthetic-aperture radar Area Objects Echo Signal Simulator | |
CN105467369B (en) | A kind of target echo simulation method and apparatus | |
CN107765226A (en) | A kind of SAR satellite radars analogue echoes method, system and medium | |
CN112558495B (en) | Anti-interference semi-physical simulation system and method for radar altimeter | |
KR101157040B1 (en) | Measurement radar tracking simulation system and method for visualization using simulation result | |
RU111702U1 (en) | DEVICE FOR IMITATION OF RADAR INFORMATION | |
KR102418929B1 (en) | Method for computer-implemented simulation of radar raw data | |
RU75058U1 (en) | DIGITAL SIMULATOR ON-BOARD RADAR SYSTEMS | |
CN115358074A (en) | Signal level simulation method for airborne pulse Doppler radar system | |
CN113985376A (en) | Radar comprehensive display and control excitation system | |
CN109188378B (en) | Ultrasonic Doppler echo signal simulation method | |
CN112596047A (en) | Underwater track tracking self-checking system and method for track dynamic cooperation beacon simulation | |
CN112394318B (en) | In-situ passive positioning test system for airborne single-station flight test | |
CN109583049A (en) | A kind of multi-channel laser detection simulator | |
CN110456318A (en) | A kind of target echo analogy method, system, storage medium and terminal device |