Автоматизированная система противоградовой защиты

 

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано в системе противоградовой защиты для контроля метеообстановки и активных воздействий на градовые облака. Автоматизированная система противоградовой защиты содержит метеорадиолокатор и связанные с ним по каналам коммуникационных связей блок управления и систему приема и телепередачи данных, а также размещенные на пункте воздействия пусковую ракетную установку, снабженную дистанционным блоком управления, связанным с пунктом управления через вторую систему приема и телепередачи данных. Блок дистанционного управления пусковой ракетной установкой содержит вычислитель, первый и второй цифро-аналоговые преобразователи, а также первый и второй усилители мощности, при этом к первому входу вычислителя подключено устройство приема и телепередачи данных, а первый выход вычислителя через первый цифро-аналоговый преобразователь и первый усилитель мощности подключен к механизму вертикального наведения, а второй выход вычислителя через второй цифро-аналоговый преобразователь и второй усилитель мощности подключен к механизму горизонтального наведения. При этом датчики углового положения механизма подключены соответственно ко второму и третьему входам вычислителя. 1 ил.

Изобретение относится к области технических средств, используемых для сбора и обработки метеоинформации, а также контроля и управления активными воздействиями на градовые процессы.

Известны различные автоматизированные системы для сбора и обработки метеоинформации с использованием метеорадиолокатора.

В первом случае система состоит из двухканального метеорадиолокатора, работающего на длинах волн 5,7 см и 10 см, аппаратуры первичной обработки радиолокационной информации и вычислителя. Программное обеспечение комплекса позволяет выдавать метеоинформацию в виде цифрокарт отражаемости на цветной телевизионный терминал или цифропечать.

Создатели системы лишь предполагают в будущем внедрить его в практику гидрометеообеспечения. Ни программного обеспечения, ни технических средств для проведения активных воздействий на облака система не имеет.

Во втором случае автоматизированная система управления метеорологических радиолокационных станций представляет собой комплекс технических средств, позволяющих производить преобразование аналогового сигнала в цифровой код, обработку его в вычислителе для получения необходимой информации о зондируемом пространстве и представлении ее потребителю. В этой системе, в отличие от предыдущей, имеется программа, позволяющая в качестве советчика давать то или иное решение о проведении активного воздействия на градовое облако. Оператор вправе принять его или отвергнуть. Недостатком комплекса является то, что он не позволяет проводить полный цикл активных воздействий. Отсутствуют технические средства автоматизированной передачи данных и использования команд на пунктах воздействия.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому объекту является автоматизированная система противоградовой защиты, содержащая размещенные на пункте управления активными воздействиями метеорадиолокатор с первым и вторым частотными каналами, а также каналы управления антенной по азимуту и углу места, систему управления с блоком вычислителей, связанную через аналого-цифрово-цифровые преобразователи с выходами метеорадиолокатора и с аппаратурой приема и телепередачи команд, а также размещенную на пункте воздействия пусковую ракетную установку (объект управления) с механизмами вертикального и горизонтального наведения, снабженными датчиками углового положения.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность и сложность системы управления, базирующейся на значительном количестве микро ЭВМ и микросхем памяти. Указанные недостатки приводят к тому, что в оперативной работе персоналу сложно освоить работу с многопроцессорной вычислительной системой, требующей сложных манипуляций для запуска программного обеспечения, что и привело к тому, что данная автоматизированная система не нашла практического применения, а аппаратура приема и телепередачи команд на пункте управления не была реализована вообще. Что же касается аппаратуры управления на пункте воздействия, то она не была реализована даже схемно. Поэтому известная система не могла вести одновременно оперативный контроль метеообстановки и управление активными воздействиями на градовые облака в автоматическом режиме, что существенно снижало возможности эффективного его применения.

Целью изобретения является повышение эффективности автоматизированной системы противоградовой защиты за счет упрощения его схемного решения и обеспечения контроля метеообстановки и управления активными воздействиями в автоматическом режиме.

Поставленная цель достигается тем, что в известной автоматизированной системе противоградовой защиты, содержащей размещение на пункте управления активными воздействиями метеорадиолокатор с первым и вторым частотными каналами и каналами управления антенной по углу места и азимуту, блок управления с первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями и вычислителем, устройство приема данных и телепередачи, а также размещенную на пункте воздействия пусковую ракетную установку с механизмами вертикального и горизонтального наведения, имеющими датчики углового положения, первый и второй частотные каналы метеорадиолокатора подключены соответственно через первый и второй аналого-цифровые преобразователи блока управления к первому и второму входам вычислителя, и выходы каналов управления по азимуту и углу места метеорадиолокатора подключены соответственно к третьему и четвертому входам вычислителя, при этом первый и второй подключены соответственно к входу канала управления антенной по азимуту и к входу канала управления антенной по углу места, при этом автоматизированная система противоградовой защиты содержит дополнительно размещенные на пункте воздействия устройство приема данных и телепередачи, а также блок дистанционного управления пусковой ракетной установкой, при этом последний содержит вычислитель, первый и второй цифро-аналоговые преобразователи, а также первый и второй усилители мощности, при этом к первому входу вычислителя подключено устройство приема данных и телепередачи, а первый выход вычислителя через первый цифро-аналоговый преобразователь и первый усилитель мощности подключен к механизму вертикального наведения, а второй выход вычислителя через второй цифро-аналоговый преобразователь и второй усилитель мощности подключен к механизму горизонтального наведения, при этом выходы датчиков углового положения механизмов вертикального и горизонтального наведения подключены соответственно ко второму и третьему выходам вычислителя.

На чертеже представлена структурная схема автоматизированной системы противоградовой защиты.

Система включает размещенные на пункте управления активными воздействия (пункт не показан) и связанные между собой коммуникационными связями метеорадиолокатор 1, блок управления 2, два устройства приема и телепередачи данных 3 и 4, одно из которых 3 размещено на пункте управления активными воздействиями, а второе размещено на пункте воздействия (на фиг. пункт воздействия на показан). Расстояние от пункта управления до пункта воздействия составляет 70-100 км. На пункте воздействия размещены также блок дистанционного управления 5 и пусковая ракетная установка 5.

Метеорадиолокатор 1 содержит антенно-фидерное устройство 7, частотные каналы 8 и 9, работающие соответственно на длинах волн 3,2 и 10 см, канал управления антенной по углу места 11, а также исполнительные механизмы соответственно по азимуту 12 и углу места 13. Каждый частотный канал 8 и 9 содержат передатчик 14, приемник 15 и блок обработки видео 16. Выход приемника 15 подключен к входу блока обработки видео 16, а вход приемника 15 через волновод 17 соединен с антенно-фидерным устройством 7. Передатчики 14 частотных каналов 8 и 9 подключены также через волновод 17 к антенно-фидерному устройству 7. Канал управления антеной по азимуту 10 содержит цифро-аналоговый преобразователь 18, соединенный через усилитель мощности 19 с исполнительным механизмом 12. Канал управления антенной по азимуту 10 содержит также датчик "угол-код" 20, связанный с исполнительным механизмом по азимуту 12. Канал управления антенной по углу места 11 содержит цифро-аналоговый преобразователь 21, усилитель мощности 22 и датчик "угол-код" 23, при этом выход цифро-аналогового преобразователя 21 через усилитель мощности 22 подключены к исполнительному механизму по углу места 13, выход которого в свою очередь подключен к входу датчика "угол-код" 23. Блок управления 2 содержит вычислитель 24 и два аналого-цифровых преобразователей 25 и 26. Вычислитель 24 образован в данном случае из двух последовательно подключенных процессоров 27 и 28, причем к первому входу процессора 27 через аналогово-цифровой преобразователь 25 подключен выход частотного канала 8 метеорадиолокатора 1, а к второму его входу через второй аналого-цифровой преобразователь 26 подключен выход частотного канала 9 метеорадиолокатора 1. При этом к третьему, четвертому входам процессора 27 подключены выходы датчиков "угол-код" 20 и 23 каналов управления 10 и 11 метеорадиолокатора, а первый и второй выходы процессора 27 подключены соответственно к входам цифро-аналоговых преобразователей 18 и 21 частотных каналов 10 и 11.

Устройство приема и телепередачи данных 3 содержит радиостанцию 29, связанную с модемом 30, ко входу которого подключен выход процессора 28 вычислителя 24. Размещенное на пункте воздействия устройство приема данных и телепередачи 4 содержит также связанные между собой последовательно радиостанцию 31 и модем 32. На пункте воздействия размещены также блок дистанционного управления пусковой ракетной установкой 5, содержащий вычислитель 33, цифро-аналоговые преобразователи 34 и 35, при этом к первому входу вычислителя 33 подключен выход модема 32 устройства приема данных и телеперадачи 4, при этом первый выход вычислителя 33 через цифро-аналоговый преобразователь 34 подключен к входу усилителя мощности 36, а второй выход вычислителя 33 через второй цифро-аналоговый преобразователь 35 подключен к входу второго усилителя мощности 37.

На пункте воздействия размещена пусковая ракетная установка 6, являющаяся объектом управления. Пусковая установка 6 содержит механизм вертикального наведения 38, связанный с усилителем мощности 36 блока дистанционного управления 5 и механизм горизонтального наведения 39, связанный с вторым усилителем мощности того же блока 5. При этом выходы механизмов управления 38 и 39 подключены соответственно через датчики углового положения 40 и 41 к второму и третьему входам вычислителя 33.

Автоматизированная система противоградовой защиты работает следующим образом.

В процессе зондирования атмосферы отраженная электромагнитная волна от метеообъекта поступает через аналого-фидерное устройство 7 и через систему волноводов 17 в частотные каналы 8 и 9, работающие соответственно на длинах волн 3,2 и 10 см. Сигналы, поступающие в частотные каналы 8 и 9, усиливаются приемными устройствами 15 до заданного уровня и передаются в блоки обработки видео 16, где из СВЧ-сигнала выделяется видеосигнал. Далее выделенные сигналы частотных каналов 8 и 9 поступают в блок управления 2. При этом сигнал из частотного канала 8 через аналого-цифровой преобразователь 25 поступает на первый вход процессора 27, а сигнал от второго частотного канала 9 через второй аналого-цифровой преобразователь 26 поступает на вход процессора 27. В аналого-цифровых преобразователя 25 и 26 сигналы преобразуются в цифровую форму, удобную для вычислений, и осредняются. Для формирования объемного массива данных и получения информации о положении антенны в каждый момент времени сигналы от исполнительных механизмов по азимуту 12 и углу места 13 соответственно через датчики "угол-код" поступают на третий и четвертый входы процессора 27. Для получения полного объема данных об облачной среде необходимо менять угол места антенны и управлять его вращением. Управление антенной метеорадиолокатора производит процессор 27. Управляющий сигнал на вращение и на перемещение антенны в вертикальной плоскости (т.е. по углу места) от процессора 27 поступает соответственно в канал управления по азимуту 10 и в канал управления по углу места 11. В указанных каналах 10 и 11 сигналы через соответствующие цифро-аналоговые преобразователи 18 и 21 поступают на усилители мощности 19 и 23, где усиливаются до заданного уровня и подаются соответственно на исполнительные механизмы по азимуту и углу места 12 и 13. Отработку заданного угла по вертикали процессор 27 контролирует через задатчик "угол-код" 23, а по азимуту (т.е. по горизонтали) через датчик "угол-код" 20. После того как по командам процессора 27 будет отработано заданное число оборотов антенны локатора 1 и образован необходимый массив данных о метеообъекте, процессор 27 по заданному алгоритму осуществляет анализ метеообстановки и выделяет площадку засева. После этого информация, касающаяся площади засева, передается от процессора 27 в процессор 28 для дальнейшего анализа. После этого процессор 27 тут же приступает к анализу новой метеообстановки, а процессор 28 по соответствующему алгоритму осуществляет обработку информации, поступившей о площадях засева и производит выделение наиболее оптимальных пунктов воздействия, и вырабатывает координаты стрельб, и определяет необходимое количество ракет для обработки выделенной площади в градовом облаке. Выработанные сигналы управления из процессора 28 поступают в устройство приема данных и телепередачи 3, где через модем 30 и радиостанцию 29 по каналам радиосвязи поступают на пункт воздействия. На пункте воздействия команды на управление активными воздействиями поступают на второе устройство приема данных и телепередачи 4, где через радиостанцию 31 и модем 32 поступают на блок дистанционного управления 5. В блоке 5 сигналы поступают на первый вход вычислителя 33. Вычислитель 33 после обработки сигналов разделяет команду на управляющие коды по углу возвышения и азимуту. После чего команды через цифро-аналоговые преобразователи 34 и 35 подаются соответственно на вход усилителей мощности 36 и 37. Усилительный сигнал из усилителя 36 поступает на вход механизма вертикального наведения 38, а из усилителя 37 на вход механизма горизонтального наведения 39 пусковой ракетной установки 6. После отработки заданных команд и поступлении данных об этом через датчики углового положения 40 и 41 вычислитель 33 выдает команду на пуск ракет. После этого вычислитель 33 через модем 32 и радиостанцию 31 выдает информацию в вычислитель 24 о выполнении команд на пункте управления, где эта информация затем обрабатывается и регистрируется. После этого цикл воздействия на градовое облако при необходимости повторяется.

Предложенная автоматизированная система противоградовой защиты отличается от известных простотой схемного решения и высокой эффективностью, что достигается за счет полной автоматизации всех процессов, связанных с контролем метеообстановки и активными воздействиями.

В настоящее время изготовлен опытный образец автоматизированной системы и начаты производственные испытания.

Формула изобретения

Автоматизированная система противоградовой защиты, содержащая размещенные на пункте управления активными воздействиями метеорадиолокатор с первым и вторым частотными каналами и каналами управления антенной по углу места и азимуту, блок управления метеорадиолокатором и активными воздействиями с первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями и вычислителем координат стрельбы, устройство приема и телеперадачи данных, а также размещенную на пункте воздействия пусковую ракетную установку с механизмами вертикального и горизонтального наведения, снабженными датчиками углового положения, отличающаяся тем, что первый и второй частотные каналы метеорадиолокатора подключены соответственно через первый и второй аналогово-цифровые преобразователи блока управления метеорадиолокатором и активными воздействиями к первому и второму входам вычислителя координат стрельбы, а выходы каналов управления по азимуту и углу места метеорадиолокатора подключены соответственно к третьему и четвертому входам вычислителя координат стрельбы, при этом первый и второй выходы вычислителя координат стрельбы подключены соответственно к входу канала управления антенной по азимуту и входу канала управления антенной по углу места, при этом автоматизированная система противоградовой защиты содержит дополнительно размещенные на пункте воздействия устройство приема и телепередачи данных, а также блок управления пусковой ракетной установкой, при этом последний содержит вычислитель-разделитель команд на управляющие коды по углу возвышения и азимуту, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, а также первый и второй усилители мощности, при этом к первому входу вычислителя-разделителя команд на управляющие коды подключено устройство приема и телепередачи данных, а первый выход данного вычислителя через первый цифроаналоговый преобразователь и первый усилитель мощности подключен к механизму вертикального наведения, а второй его выход через второй цифроаналоговый преобразователь и второй усилитель мощности подключен к механизму горизонтального наведения, при этом выходы датчиков углового положения механизмов вертикального и горизонтального наведения подключены соответственно к второму и третьему входам вычислителя-разделителя команд на управляющие коды по углу возвышения и азимуту.

РИСУНКИ

Рисунок 1