RU2801588C1 - Радиолокационная станция с передачей данных через основное антенное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано на кораблях среднего и большого водоизмещения, на наземных стационарных или мобильных радиолокационных постах, в том числе в составе охранных и метеорологических комплексов. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности передачи данных: радиолокационного изображения, ледовой обстановки в прибрежной зоне, метеосводки, текстового сообщения, - через основное антенное устройство без организации дополнительного канала связи, совмещая при этом функцию радиолокационной станции. Радиолокационная станция с передачей данных через основное антенное устройство дополнительно содержит передатчик с кодированием данных, бесконтактный индукционный фазовращатель и управляемый контроллер привода. 9 ил.

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано на кораблях среднего и большого водоизмещения, на наземных стационарных или мобильных радиолокационных постах, в том числе в составе охранных и метеорологических комплексах.

Известны различные конструкции радиолокационных станций (РЛС). Например, известна РЛС кругового обзора (патент №2522982С2, МПК G01S 13/00), которая может быть использована на различных типах аппаратов воздушного и надводного базирования для обнаружения малозаметных неподвижных и подвижных объектов.

Известна также береговая РЛС «Рапан» (патент №25653300, МПК Н04В 7/155), предназначенная для решения задач обнаружения и автоматического сопровождения в различных погодных условиях надводных целей, находящихся в зоне прямой радиолокационной видимости, документирования и выдачи информации в автоматизированные системы сбора и обработки информации. Береговая РЛС «Рапан» является наиболее близким прототипом.

Недостатком упомянутых устройств является необходимость организации дополнительного канала связи для передачи радиолокационной информации пользователю с автономных необслуживаемых радиолокационных постов, что может быть затруднительно в удаленных и малонаселенных районах.

Решаемой задачей является, обеспечение возможности передачи данных (радиолокационное изображение, ледовая обстановка в прибрежной зоне, метеосводка, текстовое сообщение) через основное антенное устройство без организации дополнительного канала связи, совмещая при этом функцию радиолокационной станции.

Устройство прототип содержит антенну (антенное устройство**), ** - название в заявляемом устройстве, приемник (ПРМ), двигатель постоянного тока (ДП), сигнальный процессор (СП), автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора.

Указанный результат достигается за счет введения в конструкцию: передатчика с кодированием данных (ПКД), бесконтактного индукционного фазовращателя (БИФ), управляемого контроллера привода (УКП). Для реализации кодированного сигнала в эфире используется ПКД. ПКД имеет несколько режимов работы: «радар», «радар пассивный», «передача данных», «прием данных». Режимы работы ПКД задаются СП. При этом СП может менять режимы работы ПКД произвольно, от импульса к импульсу, тем самым обеспечивая возможность работы радиолокационной станции с передачей данных через основное антенное устройство (РЛСсПД) в режиме «передача данных» и «прием данных» с другой РЛСсПД в полудуплексном режиме, соответственно каждый РЛСсПД может выступать либо передатчиком, либо приемником. Для синхронизации ПКД формирует импульс «строба дальности (СТД)» для СП. По фронту сигнала «СТД» СП с помощью встроенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП)* (* - на схеме не показан) обрабатывает поступающий от ПРМ видеосигнал. При этом параметры зондирующего сигнала и формирование сигнала «СТД» задается СП в зависимости от требуемого режима работы ПКД. Каждый цикл начинается с команды «старт (СТР)» поступающей на ПКД от СП. Общая структура РЛСсПД а также временная диаграмма взаимодействия ПКД и СП поясняется рисунками: общая структура РЛСсПД представлена на фиг. 1, временные диаграммы взаимодействия ПКД и СП в режимах «радар», «радар пассивный», «передача данных», «прием данных» представлены на фиг. 2 - фиг. 5.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1 - антенное устройство (АУ);

2 - двигатель постоянного тока (ДП);

3 - бесконтактный индукционный фазовращатель (БИФ);

4 - передатчик с кодированием данных (ПКД);

5 - приемник (ПРМ);

6 - управляемого контроллер привода (УКП);

7 - сигнальный процессор (СП);

8 - АРМ оператора (АРМО).

СП 7 выбирает режим работы путем установки в ПКД 4 одного из 4 режимов: «радар», «радар пассивный», «передача данных» или «прием данных», режимы работы названы так же как сигналы поступающие от СП 7 в ПКД 4. Режим «радар» является классическим режимом и предназначен для обнаружения радиоконтрастных объектов в зоне видимости РЛСсПД.

Режим «радар»

СП 7 устанавливает режим «радар» во временном отрезке 1 (см. фиг. 2), во временном отрезке 2 формируется команда «СТР» инициирующая начало циклограммы работы, во временном отрезке 3 ПКД 4 формирует «в эфир» последовательность Баркера заданной длины. Через заданное время (в зависимости от желаемого сектора обзора) во временном отрезке 4 ПКД 4 формирует сигнал синхронизации «СТД» для СП 7.

Режим «радар пассивный»

Данный режим предназначен для локализации и последующей фильтрации постоянных источников помех на рабочей частоте. СП 7 устанавливает режим «радар пассивный» во временном отрезке 1 (см. фиг. 3), во временном отрезке 2 формируется команда «СТР» инициирующая начало циклограммы работы, во временном отрезке 4 ПКД 4 через заданное время формирует сигнал «СТД» для СП, при этом во временном отрезке 3 не происходит формирование зондирующего сигнала «в эфир».

Режим «передача данных»

Данный режим предназначен для передачи различных данных через основное АУ 1. В указанном режиме можно передать радиолокационное изображение с одного РЛСсПД на другой РЛСсПД, телеметрию, ледовую обстановку в прибрежной зоне, текстовое сообщение, метеосводку. Размер передаваемых данных определяется передающей РЛСсПД. Отличие режима «радар» от режима «передача данных» в первую очередь заключается в характере работы ПКД 4, который формирует сигнал «в эфир» соответствующий формату сообщения, отличный от последовательности Баркера в режиме «радар».

СП 7 устанавливает режим «передача данных» во временном отрезке 1 (см. фиг. 4), во временном отрезке 2 формируется команда «СТР» инициирующая начало циклограммы работы, во временном отрезке 3 ПКД 4 формирует «в эфир» сигнал заданного формата, при этом во временном отрезке 4, отсутствует сигнал синхронизации «СТД», так как СП 7 не требуется принимать сигнал от ПРМ 5.

Режим «прием данных»

Данный режим предназначен для приема информации принимающей РЛСсПД от передающей РЛСсПД. СП 7 устанавливает режим «прием данных» во временном отрезке 1 (см. фиг. 5), во временном отрезке 2 формируется команда «СТР» инициирующая начало циклограммы работы, ПКД 4 формирует сигнал «СТД» во временном отрезке 4, при этом во временном отрезке 3 не происходит формирование сигнала «в эфир». Отличие режима «радар пассивный» от режима «прием данных» в характере работы СП 7, который по фронту сигнала «СТД» выполняет свертку (цифровая фильтрация) сигнала с форматом сообщения в режиме «передача данных», в то время как «радар пассивный» оцифровывает все сигналы на входе СП 7.

Формат сообщения «в эфир» по фиг. 4, в режиме «передача данных» представляет собой сложный сигнал с фазовой модуляцией, состоящий из четырех частей: преамбула, синхронизация, данные, конец передачи. Формат сообщения поясняется на фиг. 6, где формат сообщения «в эфир» условно разделен на пять временных отрезков. В первом временном отрезке ПКД 4 передающей РЛСсПД формирует преамбулу, которая свидетельствует о начале процесса обмена информацией, когда в СП 7 принимающей РЛСсПД через АУ 1 поступает преамбула, принимающая РЛСсПД может начать «прием данных». Временной отрезок 2 служит для синхронизации процесса передачи данных. После формирования преамбулы передающая РЛСсПД ожидает во временном отрезке 2 для того, чтобы СП 7 принимающей РЛСсПД подготовился для приема данных. Во временном отрезке 3 происходит непосредственная передача данных, при этом максимальный объем передаваемых данных за одно сообщение составляет не более 512 байт. После окончания передачи данных, во временном отрезке 4 формируется пауза для того, чтобы СП 7 принимающей РЛСсПД записал, полученные во временном отрезке 3, данные в память. Во временном отрезке 5 ПКД 4 передающей РЛСсПД завершает передачу данных, отправляя «в эфир» заранее определенную последовательность данных, свидетельствующую об окончании сеанса передачи данных. Когда принимающая РЛСсПД обнаруживает такую последовательность - происходит процесс окончания приема данных СП 7, со стороны принимающей РЛСсПД и процесса передачи данных ПКД 4 со стороны передающей РЛСсПД соответственно. Таким образом обеспечивается непосредственный обмен данными между передающей РЛСсПД и принимающей РЛСсПД.

Так как РЛСсПД использует узконаправленное вращающееся АУ 1, то требуется точное позиционирование этого АУ 1 с учетом ширины диаграммы направленности для организации канала связи. Для точного позиционирования АУ 1 на заданный азимут используется ДП 2, БИФ 3 и УКП 6. УКП 6 передающей РЛСсПД используя данные о положении собственного АУ 1 поступающее с БИФ 3 устанавливает с помощью ДП 2 направление зондирования АУ 1 таким образом, чтобы принимающая РЛСсПД (азимут которой заранее известен) оказалась в диаграмме направленности, при этом УКП 6 передающей РЛСсПД останавливает вращение АУ 1 и фиксирует его с помощью ДП 2 и показаний с БИФ 3 на азимуте нахождения принимающей РЛСсПД. После установки АУ 1 на заданном азимуте происходит процесс установки связи для передачи информации (запрос на связь) в соответствии с форматом сообщения (см. фиг. 6). При этом передающая РЛСсПД поочередно меняет режимы работы - «передача данных», а затем «прием данных» ожидая установки принимающей РЛСсПД на азимут передающей РЛСсПД и ответа на сообщение. Когда СП 7 принимающей РЛСсПД обнаруживает в эфире преамбулу (см. фиг. 6) - происходит переход в режим «прием данных» и установка АУ 1 на азимут передающей РЛСсПД. После установки АУ 1 принимающей РЛСсПД на азимут передающей РЛСсПД, принимающая РЛСсПД по окончании очередного сообщения (запроса на связь) переходит в режим «передача данных» и формирует ответ запроса на связь в то время, как передающая РЛСсПД перешла в режим «прием данных» и затем принимающая РЛСсПД вновь переходит в режим «прием данных». Когда вся необходимая информация с передающей РЛСсПД передана на принимающую РЛСсПД во временном отрезке 5 (см. фиг. 6) формируется последовательность, свидетельствующая об окончании передачи. Когда СП 7 принимающей РЛСсПД получает такую последовательность - происходит окончание режима «прием данных» и переход принимающей РЛСсПД в режим «радар», при этом передающая РЛСсПД также заканчивает режим «передача данных» и переходит в режим «радар». Описанный процесс обмена данными между двумя РЛСсПД также поясняется рисунками. На фиг. 7 изображен случай работы двух РЛСсПД в режиме работы «радар», запрос на связь для передачи данных - отсутствует. На фиг. 8 РЛСсПД №1 инициирует запрос на связь для начала процесса передачи данных, УКП 6 РЛСсПД №1 устанавливает АУ 1 РЛСсПД №1 на азимут РЛСсПД №2 и переходит в режим «передача данных», формируя сообщение согласно фиг. 6, периодически переходя в режим «прием данных» для подтверждения готовности РЛСсПД №2 к приему данных. Когда направление зондирующего сигнала (диаграмма направленности) АУ 1 РЛСсПД №2 пересекается с направлением зондирующего сигнала (диаграммы направленности) АУ 1 РЛСсПД №1, при этом в РЛСсПД №2 с РЛСсПД №1 поступает преамбула (фиг. 6), и СП 7 находящийся в составе РЛСсПД №2 переводит ПКД 4 в режим «прием данных», ДП 2 включается на торможение и реверс АУ 1 РЛСсПД №2, при этом фиксируя азимутальное положение собственного АУ 1 поступающее с БИФ 2 и максимальную амплитуду зондирующего сигнала поступающего с ПРМ 5 РЛСсПД №1 до момента остановки АУ 1 РЛСсПД №2, тем самым определяя центр направления зондирующего сигнала. Центрирование РЛСсПД №1 по амплитуде сигнала позволяет повысить устойчивость приема, за счет меньших потерь в пространстве между РЛСсПД На фиг. 9 РЛСсПД №2 перешла в режим «прием данных» и установила АУ 1 РЛСсПД №2 на азимут РЛСсПД №1 по центру направления зондирующего сигнала. После обмена данными (фиг. 6), передающая РЛСсПД №1 инициирует окончание передачи данных и переходит в режим «радар», после чего принимающая РЛСсПД №2 также переходит в режим «радар».

После СП 7 полученные данные поступают на АРМО 8 для последующей обработки оператором.

Указанный технический результат достигается совокупностью отличительных признаков, а именно путем введения в конструкцию передатчика с кодированием данных, бесконтактного индукционного фазовращателя и управляемого контроллера привода.

Представленное описание и функциональная схема заявляемого устройства позволяют, применяя известные в приборостроении материалы, технологии, покупные радиоэлектронные изделия и компоненты изготовить его промышленным способом и использовать на кораблях среднего и большого водоизмещения, на наземных стационарных или мобильных радиолокационных постах, в том числе в составе охранных и метеорологических комплексов.

Claims (1)

1. Радиолокационная станция с передачей данных через основное антенное устройство, содержащая антенное устройство, приемник (ПРМ), двигатель постоянного тока (ДП), сигнальный процессор (СП), автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора (АРМО), отличающаяся тем, что в состав введены передатчик с кодированием данных (ПКД), бесконтактный индукционный фазовращатель (БИФ), управляемый контроллер привода (УКП); при этом антенное устройство (АУ) механически соединено с ДП, также АУ механически соединен с БИФ, кроме того, первый вывод АУ соединен с первым выводом ПКД, а второй вывод АУ соединен с первым выводом ПРМ, первый вывод ДП соединен с третьим выводом УКП, при этом первый вывод БИФ соединен с первым выводом УКП, а второй вывод УКП соединен с четвертым выводом СП, первый вывод которого соединен с ПКД, а второй вывод СП соединен со вторым выводом ПРМ, третий вывод СП соединен с первым выводом АРМО.