Способ управления движением судов

Предлагаемый способ относится к области радиолокации, в частности к области радиолокационных систем активного запроса-ответа (САЗО), и может быть использовано для управления движением судов как надводных, так и воздушных в сложных метеоусловиях вплоть до полного отсутствия видимости. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение точности сопровождения судов пунктами управления движением и повышение эффективности управления судами в сложных метеоусловиях для предупреждения столкновения. Указанный технический результат достигается за счет использования двух частот ω1, ω2, сложных сигналов с фазовой манипуляцией и корреляционной их обработкой. 6 ил.

 

Предлагаемые способ и устройство относятся к области радиолокации, в частности к области радиолокационных систем активного запроса-ответа (САЗО), и могут быть использованы для управления движением судов как надводных, так и воздушных в сложных метеоусловиях вплоть до полного отсутствия видимости.

Известны способы и устройства управления движением судов (авт. свид. СССР №№460535, 893672, 979204, 1150155, 1654143; патенты РФ №№2052838, 2075763, 2155142, 2043943, 2150409; патент США №3927635; патент Великобритании №1068474; Коновалов В.В. и др. Судовые радионавигационные приборы. М.: Транспорт, 1981, с.156-170; Жерлаков А.В. и др. Радионавигационные системы предупреждения столкновения судов. Л.: Судостроение, 1984, с.186-190 и другие).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым выбраны «Способ выработки навигационно-пилотажной информации для судов и ответчик» (патент РФ №2075763, G01S 13/75, 1993), которые и выбраны в качестве прототипов.

По известному способу осуществляют радиолокационный обзор с использованием САЗО с передачей части навигационно-пилотажной информации по этому каналу, принимают в ответчике запросный сигнал на две антенны, разнесенные вдоль оси судна, излучают ответный сигнал через первую и вторую антенны с задержками А и А+В соответственно, для чего используют ответчик, содержащий передатчик, два приемника, две антенны, два циркулятора, два дешифратора, коммутатор, шифратор и блок обработки.

Технической задачей изобретения является повышение точности сопровождения судов пунктами управления движением и повышение эффективности управления судами в сложных метеоусловиях для предупреждения столкновений путем использования двух частот ω1, ω2, сложных сигналов с фазовой манипуляцией и корреляционной их обработки.

Поставленная задача решается тем, что способ управления движением судов, в котором, в соответствии с ближайшим аналогом, осуществляют радиолокационный обзор с использованием канала системы активного запроса-ответа с передачей части навигационно-пилотажной информации по этому каналу, принимают в ответчике запросный сигнал на две антенны, разнесенные вдоль оси судна на расстояние С, излучают ответный сигнал через первую антенну с задержкой А относительно момента обнаружения запросного сигнала в этой антенне, излучают ответный сигнал через вторую антенну с задержкой А+В относительно момента обнаружения запросного сигнала во второй антенне, уменьшают в запросчике значение дальности принятых ответных сигналов из второй антенны на величину В, выраженную в единицах дальности, и дают им признаки второй антенны, отличается от ближайшего аналога тем, что на пункте управления движением формируют высокочастотное колебание на частоте ωс, манипулируют его по фазе модулирующим кодом M1(t), содержащим идентификационный номер управляемого судна и часть навигационно-пилотажной информации, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием первого гетеродина, выделяют напряжение первой промежуточной частоты ωпр1, равный сумме частот

ωпр1сг1, где ωг1 - частота первого гетеродина, усиливают его по мощности и излучают в направлении управляемого судна на частоте ω1пр1, принимаемый в ответчике сложный сигнал с фазовой манипуляцией в каждом приемнике преобразуют по частоте с использованием третьего гетеродина, выделяют напряжение второй промежуточной частоты ωпр2, равной разности частот ωпр21г1, где ωг1 - частота третьего гетеродина, перемножают его с напряжением четвертого гетеродина, выделяют напряжение третьей промежуточной частоты ωпр3, равной разности частот ωпр3г2пр2, где ωг2 - частота четвертого гетеродина, осуществляют синхронное детектирование сложного сигнала с фазовой манипуляцией на третьей промежуточной частоте ωпр3 с использованием напряжения третьего гетеродина в качестве опорного напряжения, выделяют аналог модулирующего кода M1(t), дешифруют его, используя идентификационный номер управляемого судна, и осуществляют обнаружение координатной части запросного сигнала, определение режима запроса, наличие и вида информационной части запросного сигнала, формируют высокочастотное колебание на частоте ωс и модулирующий ответный код M2(t), содержащий идентификационный номер управляемого судна, манипулируют им по фазе высокочастотное колебание на частоте ωс, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием четвертого гетеродина, выделяют напряжение третьей промежуточной частоты ωпр3, равной разности частот, ωпр3г2с, где ωг2 - частота четвертого гетеродина, усиливают его по мощности и излучают в эфир на частоте ω2пр3 через первую антенну и с задержкой В через вторую антенну, принимают сложный сигнал с фазовой манипуляцией на пункте управления движением на две антенны, разнесенные в пространстве на расстояние d, усиливают его по мощности в первом и втором приемниках, преобразуют по частоте с использованием второго гетеродина, выделяют напряжения второй промежуточной частоты ωпр2, равный разности частот ωпр2г22, где ωг2 - частота второго гетеродина, сравнивают их по фазе и последовательно определяют азимуты β1 и β2 на первую и вторую антенны управляемого судна соответственно, напряжение второй промежуточной частоты первого приемника перемножают с зондирующим сложным сигналом с фазовой манипуляции на частоте ωспр2, который пропускают предварительно через блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), поддерживают ее максимальное значение путем изменения времени задержки блока регулируемой задержки, по значениям которого последовательно определяют расстояния R1 и R2 до первой и второй антенн управляемого судна соответственно, при этом частоты ωг1 и ωг2 гетеродинов разносят на значение второй промежуточной частоты ωг2г1пр2.

Поставленная задача решается тем, что устройство управления движением судов, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, пункт управления и ответчик, установленный на управляемом судне и содержащий последовательно включенные первую антенну, первый циркулятор, первый приемник, первый дешифратор, блок обработки, шифратор, передатчик и коммутатор, управляющий вход которого соединен с вторым выходом шифратора, а первый выход подключен к второму входу первого циркулятора, последовательно включенные вторую антенну, второй циркулятор, второй вход которого соединен с вторым выходом коммутатора, второй приемник и второй дешифратор, два выхода которого подключены к блоку обработки, отличается от ближайшего аналога тем, что пункт управления выполнен в виде последовательно включенных первого задающего генератора, первого фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, третьего дуплексера, вход-выход которого связан с третьей антенной с узкой диаграммой направленности, второго усилителя мощности, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, первого усилителя второй промежуточной частоты, первого перемножителя, второй вход которого через блок регулируемой задержки соединен с выходом первого фазового манипулятора, фильтра нижних частот, экстремального регулятора, блока регулируемой задержки, индикатора дальности, компьютера и монитора, последовательно включенных четвертой антенны, третьего усилителя мощности, третьего смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, второго усилителя второй промежуточной частоты и фазометра, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя второй промежуточной частоты, а выход подключен к компьютеру, первый приемник ответчика выполнен в виде последовательно подключенных к выходу первого дуплексера четвертого усилителя мощности, четвертого смесителя, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, третьего усилителя второй промежуточной частоты, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, первого полосового фильтра и первого фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, а выход подключен к входу первого дешифратора, второй приемник ответчика выполнен в виде последовательно подключенных к выходу второго дуплексера пятого усилителя мощности, пятого смесителя, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, четвертого усилителя второй промежуточной частоты, третьего перемножителя, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, второго полосового фильтра и второго фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, а выход подключен к входу второго дешифратора, передатчик выполнен в виде последовательно подключенных к выходу шифратора второго фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом второго задающего генератора, шестого смесителя, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, усилителя третьей промежуточной частоты и шестого усилителя мощности, выход которого подключен к первому входу коммутатора.

Взаимное расположение пункта управления и управляемого судна 30 схематически показано на фиг.1. Структурная схема пункта управления представлена на фиг.2. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов по частоте, показана на фиг.3. Структурная схема ответчика представлена на фиг.4 и 6. Функциональная схема блока обработки ответчика изображена на фиг.5.

Пункт управления содержит последовательно включенные первый задающий генератор 31, первый фазовый манипулятор 33, второй вход которого соединен с выходом генератора 32 псевдослучайной последовательности (ПСП), первый смеситель 35, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 34, усилитель 36 первой промежуточной частоты, первый усилитель 37 мощности. Первый дуплексер 38, вход-выход которого связан с третьей антенной 28, второй усилитель 39 мощности, второй смеситель 41, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 40, первый усилитель 42 второй промежуточной частоты, первый перемножитель 44, второй вход которого через блок 47 регулируемой задержки соединен с выходом первого фазового манипулятора 33, фильтр 45 нижних частот, экстремальный регулятор 46, блок 47 регулируемой задержки, индикатор 48 дальности, компьютер 53 и монитор 54, последовательно включенные четвертую антенну 29, третий усилитель 49 мощности, третий смеситель 50, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 40, второй усилитель 51 второй промежуточной частоты и фазометр 52, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 42 второй промежуточной частоты, а выход подключен к компьютеру 53. Перемножитель 44, фильтр 45 нижних частот, экстремальный регулятор 46 и блок 47 регулируемой задержки образуют коррелятор 43. Усилитель 49 мощности, смеситель 50 и усилитель 51 второй промежуточной частоты образуют приемник 27. Все остальные блоки образуют приемопередатчик 26.

Ответчик содержит последовательно включенные первую антенну 1, первый дуплексер 3, четвертый усилитель 55 мощности, четвертый смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 57, третий усилитель 60 второй промежуточной частоты, второй перемножитель 62, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 70, первый полосовой фильтр 64, первый фазовый детектор 66, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 57, первый дешифратор 7, блок 9 обработки, шифратор 10, второй фазовый манипулятор 69, второй вход которого соединен с выходом второго задающего генератора 68, шестой смеситель 71, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 70, усилитель 72 третьей промежуточной частоты, шестой усилитель 73 мощности, коммутатор 12, второй дуплексер 4, вход-выход которого связан со второй антенный 2, пятый усилитель 56 мощности, пятый смеситель 59, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 57, четвертый усилитель 61 второй промежуточной частоты, третий перемножитель 63, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 70, второй полосовой фильтр 65, второй фазовый детектор 67, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 57, и дешифратор 8, выходы которого подключены к блоку 9 обработки, Усилитель 55 (56)мощности, смеситель 58 (59), гетеродин 57, усилитель 60 (61) второй промежуточной частоты, перемножитель 62 (63), полосовой фильтр 64 (65) и фазовый детектор 66 (67) образуют первый (второй) приемник 5 (6).

На фиг.5 изображена функциональная схема блока обработки ответчика, в котором измеряется разность прихода запросных сигналов на первую 1 и вторую 2 антенны во временном окне, равном 2С, выраженном во времени, для частного случая, когда n=3, где 13 и 14 первый и второй переключатели соответственно, 15 - счетчик времени, 16 и 17 - первая и вторая группы из n последовательно соединенных регистров соответственно, 18 и 22 - первая и вторая группы из n устройств совпадений соответственно, 19 - многоразрядные переключатели, 20 - матрица из n×n сумматоров, 21 и 23 - первый и второй блоки задержки соответственно.

На фиг.6 изображена функциональная схема ответчика, обеспечивающего направленное излучение ответных сигналов, где цифрами 1-12 обозначены те же элементы, что и на фиг.4, а 24 и 25 - первый и второй блоки формирования и управления ДН соответственно.

Следует отметить, что частоты первого 34 и третьего 57 гетеродинов выбираются равными ωг1, a частоты второго 40 и четвертого 70 гетеродинов выбираются равными ωг2.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

На пункте контроля задающим генератором 31 формируется гармоническое колебание

Uc1(t)=υс1·Cos(ωct+φc1), 0≤t≤Tc1,

где υc1, ωс, φc1, Tc1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность гармонического колебания,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 33, на второй вход которого подается модулирующий код M1(t) с выхода генератора 32 псевдослучайной последовательности (ПСП). Модулирующий код M1(t) содержит идентификационный номер управляемого судна 30 и часть навигационно-пилотажной информации. На выходе фазового манипулятора 33 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)

U1(t)=υc1·Cos[ωct+φk1(t)+φc1], 0≤t≤Tc1,

где φk1(t)={0, π} - манипулированная составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t), причем φk1(t)=const

при k·τэ<t<(k+1)·τэ и может изменяться скачком при t=k·τэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2, …, N1-1);

τэ, N1 - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tc1(Tc1э·N1),

который поступает на первый вход смесителя 35, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 34

Uг1(t)=υг1·Cos(ωг1t+φг1).

На выходе смесителя 35 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 36 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты

Uпр1(t)=υпр1·Cos[ωпр1t+φk1(t)+φпр1], 0≤t≤Tc1,

где υпр1=1/2·υс1·υг1;

ωпр1сг1 - первая промежуточная (суммарная) частота;

φпр1с1г.

Это напряжение после усиления в усилителе 37 мощности через дуплексер 38 поступает в антенну 28 с узкой диаграммой направленности и излучается ею в направление управляемого судна 30 на частоте ω1пр1. Указанный сигнал принимается антеннами 1 и 2 управляемого судна 30 и через дуплексеры 3 и 4, усилители 55 и 56 мощности поступает на первый вход смесителей 58 и 59. На второй вход смесителей 58 и 59 подается напряжение Uг1(t) гетеродина 57. На выходе смесителя 58 (59) образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 60 (61) выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты

Uпр2(t)=υпр2 ·Cos[ωпр2t+φk1(t)+φпр2],

где υпр2=1/2·υпр1·υг1;

ωпр21г1 - вторая промежуточная (разностная) частота (фиг.3);

φпр2пр1г1,

которое поступает на первый вход перемножителя 62 (63). На второй вход перемножителя 62 (63) подается напряжение гетеродина 70

Uг2(t)=υг2·Cos(ωг2t+φг2).

На выходе перемножителя 62 (63) образуется напряжение

U2(t)=υ2·Cos[ωг1t-φk1(t)+φг1], 0≤t≤Tc1,

где υ2=1/2·υпр2 ·υг2;

которое выделяется полосовым фильтром 64 (65) и поступает на первый вход фазового детектора 66 (67), на второй (опорный) вход которого подается напряжение Uг1(t) гетеродина 57. На выходе фазового детектора 66 (67) образуется низкочастотное напряжение

Uн1(t)=υн1·Cosφk1(t), 0≤t≤Tc1,

где υн1=1/2·υ2·υг1;

пропорциональное модулирующему коду M1(t).

Эти напряжения с выходов приемников 5, 6 (фазовых детекторов 66, 67) поступают на входы дешифраторов 7, 8 соответственно, где осуществляется обнаружение координатной части запросного сигнала, определение режима запроса, наличия и вида информационной части запросного сигнала.

По сигналу обнаружения координатной части запросного сигнала в первом дешифраторе 7, поступающему с выхода дешифратора, в блоке 9 обработки фиксируется текущее время и через интервал времени А выдается сигнал в дешифратор 10, содержащий информацию о виде режима запроса и информационной части запросного сигнала. На основании этой информации в шифраторе 10 производится формирование кода M2(t) ответного сигнала, которое содержит идентификационный номер управляемого судна 30.

Задающим генератором 68 формируется гармоническое колебание

Uc2(t)=υс2·Cos(ωсt+φс2), 0≤t≤Tс2,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 69, на второй вход которого подается модулирующий код M2(t) с выхода шифратора 10. На выходе фазового манипулятора 69 формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)

U3(t)=υc2·Cos[ωct+φk2(t)+φс2], 0≤t≤Тc2,

который поступает на первый вход смсесителя 71, на второй вход которого подается напряжение Uг2(t) гетеродина 70. На выходе смесителя 71 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 72 выделяется напряжение третьей промежуточной (разностной) частоты

Uпр3(t)=υпр3·Cos[ωпр3t-φk2(t)+φс2], 0≤t≤Тс2,

где υпр3=1/2·υс2·υг2.

Это напряжение после усиления в усилителе 73 мощности через коммутатор 12 и дуплексер 3 поступает в антенну 1 и излучается на частоте ω2пр3 в пространство, определяемое ее диаграммой направленности (ДН). Одновременно с второго выхода шифратора 10 на управляющий вход коммутатора 12 поступает сигнал, переключающий выход коммутатора 12 на вход первого циркулятора 3. Сложный ФМн-сигнал Uпр3(t) на частоте ω2 принимается антеннами 28 и 29 пункта управления:

U4(t)=υ4·Cos[ω2t-φk2(t)+φ1],

U5(t)=υ5·Cos[ω2t-φk2(t)+φ2], 0≤t≤Тc2,

которые через дуплексер 38 и усилители 39 и 49 мощности соответственно поступают на первые входы смесителей 41 и 50, на вторые входы которых подается напряжение Uг2(t) гетеродина 40. На выходе смесителей 41 и 50 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 42 и 51 выделяются напряжения второй промежуточной (разностной) частоты:

Uпр4(t)=υпр4·Cos[ωпр2t+φk2(t)+φпр4],

Uпр5(t)=υпр5·Cos[ωпр2t+φk2(t)+φпр5], 0≤t≤Тс2,

где υпр4=1/2·υ4 ·υг2;

υпр5=1/2·υ5 ·υг2;

ωпр2г22 - вторая промежуточная (разностная) частота;

φпр4г21;

φпр5г22.

Напряжение Uпр4(t) с выхода усилителя 42 второй промежуточной частоты поступает на первый вход перемножителя 44, на второй вход которого через блок 47 регулируемой задержки подается зондирующий сигнал U1(t) с выхода фазового манипулятора 33. Фильтром 45 нижних частот выделяется напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ). Экстремальный регулятор 47 изменяет время задержки τ блока 47 временной задержки таким образом, чтобы поддерживалась максимальной корреляционная функция R(τ). При этом индикатор дальности 48 фиксирует расстояние R1, до первой приемной антенны 1, которое поступает в компьютер 53.

Напряжения Uпр4(t) и Uпр5(t) с выходов усилителей 42 и 51 промежуточной частоты поступают на два входа фазометра 52, который определяет следующую разность фаз:

Δφ1пр5пр421=2π·d/λ·Cosβ1,

где d - измерительная база (расстояние между антеннами 28 и 29);

λ - длина волны;

β1 - азимут первой антенны 1.

Измеренная разность фаз Δφ1 поступает в компьютер 53. Измеренные значения R1 и β1 могут визуально наблюдаться на экране монитора 54.

Аналогично по сигналу обнаружения координатной части запросного сигнала во втором дешифраторе 8 в блоке 9 обработки фиксируется текущее время и через интервал А+В выдается сигнал в шифратор 10, где производится формирование кода ответного сигнала, аналогичного предыдущему либо отличающегося от него, например, за счет наличия признака второй антенны. На основании этой информации в шифраторе 10 производится формирование кода ответного сигнала для второй антенны, в соответствии с которым в передатчике 11 формируется сложный ФМн-сигнал. Одновременно с второго выхода шифратора 10 на управляющий вход коммутатора 12 поступает сигнал, переключающий выход коммутатора 12 на вход второго циркулятора 4.

Таким образом, этот сигнал с выхода передатчика 11 поступает во вторую антенну 2 и излучается в пространство, определяемое ее ДН.

Для исключения взаимовлияния сигналов, излучаемых первой 1 и второй 2 антеннами ответчика, целесообразно установить величину А большей или равной максимально возможному в данной САЗО значению расстояния между антеннами ответчика С, выраженному во времени tсм, а величину В большей или равной Д+tсм, где Д - максимальная длительность ответного сигнала. В этом случае ответный сигнал из второй антенны на один и тот же запрос будет приниматься запросчиком после окончания приема сигнала из первой независимо от ракурса и размера судна.

Аналогично определяются R2 и β2.

В запросчике фиксируется время приема первого ответного сигнала относительно ответного сигнала, следующего за первым с задержкой в пределах от А до (А+В), и из этого времени вычитают значение В. Полученные величины определяют дальности первой и второй антенн ответчика соответственно.

Ответный сигнал, принимаемый с задержкой, большей чем А+В, относительно первого, классифицируется как первый ответный сигнал ответчика другого судна, хотя это может быть и второй ответный сигнал другого судна, если оно близко расположено к первому. В последнем случае первый ответный сигнал второго судна оказался заблокированным ответным сигналом первого судна и, следовательно, на выходе приемника запросчика не будет пары ответных сигналов, удовлетворяющих вышеприведенному требованию по задержке, и этот сигнал не получит признака номера антенны.

Измеренные дальности R1, R2 и азимуты β1, β2 первый 1 и второй 2 антенн ответчика определяют направление оси контролируемого судна 30.

Измеренные значения R1, R2, β1, β2 используются для расчета в компьютере 53 координат антенн 1 и 2 ответчика в прямоугольной системе координат:

X1=R1·Sinβ1;

Y1=R1·Cosβ1;

X2=R2·Sinβ2;

Y2=R2·Cosβ2;

и определения курса управляемого судна по формулам:

где

в режиме работы САЗО без передачи информации о значении С и

в режиме работы САЗО с передачей информации о С.

С целью дальнейшего повышения точности измерения координат и курсов судов, измеряют в ответчике разности времен прихода запросных сигналов в первую 1 и вторую 2 антенны во временном окне, равном или большем 2С, выраженном во времени, относительно каждого запросного сигнала, обнаруженного в первой антенне, и передают в ответном сигнале значения полученных разностей прихода запросных сигналов в первую и вторую антенны ΔR, а также значение С, выраженное во времени, или пеленги на запросчики, для чего в ответчике блок 9 обработки содержит первый 13 и второй 14 переключатели, счетчик 15 времени, первую 16 и вторую 17 группы из n последовательно соединенных регистров соответственно, первую 18 и вторую 22 группы из n устройств совпадения соответственно, многоразрядные переключатели 19, матрицу 20 из n×n сумматоров, первый 21 и второй 23 блоки задержки соответственно.

На сигнальные входы переключателей 13, 14 поступает сигнал текущего времени с первого выхода счетчика 15 времени. В момент обнаружения координатной части запросного сигнала текущее значение времени фиксируется в первых регистрах первой 16 и второй 17 групп многоразрядных регистров с параллельной записью информации соответственно, одновременно в этих регистрах фиксируются сигналы, содержащие информационную часть запросного сигнала, поступающие на вторые входы первых регистров первой и второй групп соответственно, являющиеся вторым и четвертым входами блока обработки соответственно.

При поступлении нового сигнала на вход первого регистра первый 16 или второй 17 групп его содержимое переписывается во второй регистр и так далее. При поступлении нового сигнала в последний n-й регистр данной группы содержащаяся в нем ранее информация стирается.

Сигнал текущего времени, уменьшенного на величину tc, (t-tc), где tc выраженное во времени значение С, с второго выхода счетчика 15 времени поступает на первые входы всех устройств совпадений (УС) первой группы 18, где сравнивается с сигналами текущего времени, записанными в регистрах первой группы, поступающими на вторые входы соответствующих УС. В момент совпадения (t-tc) с содержащимся в i-ом регистре значением текущего времени ti содержимое i-го регистра первой группы поступает через УС в i-ый многоразрядный переключатель 19, который выдает на выход сигналы разности i-го столбца матрицы 20 сумматоров n×n - разности времен прихода всех запросных сигналов, поступивших во вторую антенну во временном интервале (ti-tc)-(ti+tc), относительно сигнала, записанного в i-ом регистре первой группы, пришедшего в первую антенну в момент времени ti.

Таким образом, содержимое i-го регистра первой группы и значения разностей времен прихода запросных сигналов во вторую антенну относительно ti передаются через первый блок 21 задержки, дополняющий задержку относительно момента обнаружения запросного сигнала в первой антенне до величины А, и поступает на первый вход шифратора 10 для дальнейшего формирования ответного сигнала, излучаемого через первую антенну.

Сигнал текущего времени, уменьшенного на величину 2tc, (ti-2tc) с третьего выхода счетчика 15 времени поступает на первые входы всех устройств совпадений второй группы 22, где сравнивается с сигналами текущего времени, записанными в регистрах второй группы 17, поступающими на вторые входы соответствующих УС. В момент совпадения (ti-2tc) с содержащимся в j-ом регистре значением текущего времени tj содержимое j-го регистра поступает через i-ый УС и второй блок 23 задержки, дополняющий задержку относительно момента обнаружения запросного сигнала во второй антенне до величины А+В, на второй вход шифратора 10 для дальнейшего формирования ответного сигнала, излучаемого через вторую антенну.

Таким образом, ответный сигнал из второй антенны передается на самый первый запросный сигнал, пришедший в эту антенну в интервал времени (ti-tc)-(ti+tc). В момент совпадения значений времени в УС как первый, так и второй групп из них выдается на третий вход соответствующего регистра сигнал стирания его содержимого.

Следует отметить, что в данном ответчике в ответном сигнале передаются только разности времен прихода запросных сигналов во вторую антенну относительно одного запросного сигнала из числа сигналов, записанных в другие регистры первой группы, могут быть не переданными вследствие бланкирования ответом на более ранний запрос.

Если во вторую антенну ответчика первым пришел запросный сигнал другого запросчика во временном интервале (ti-tc)-(ti+tc) относительно времени прихода запросного сигнала от данного запросчика в первую антенну, то задержка ответного сигнала из второй антенны не будет соответствовать истинной задержке. Выбор истинной задержки из числа значений, содержащихся в ответном сигнале, осуществляется путем использования информации о С, содержащейся в том же ответном сигнале, и измеренных в запросчике значениях β1 и β2.

Очевидно, что указанные выше операции упрощаются, если в запросном сигнале передается признак запросчика, установленный постоянно для каждого запросчика. В этом случае исключается передача в ответном сигнале ложных разностей времен прихода.

На фиг.6 изображена функциональная схема ответчика, обеспечивающего направленное излучение ответных сигналов, где цифрами 1-12 обозначены те же элементы, что и на фиг.4, а 24 и 25 - первый и второй блоки формирования и управления ДН соответственно.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение точности сопровождение судов пунктами управления движением и повышение эффективности управления судами в сложных метеоусловиях для предупреждения столкновений. Это достигается установлением между запросчиком и ответчиком дуплексной радиосвязи на двух частотах ω1 и ω2 с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией и корреляционной их обработки.

Использование двух частот ω1 и ω2 обеспечивает частотную развязку между передатчиками и приемниками.

Корреляционная функция сложных ФМн-сигналов обладает замечательным свойством: она имеет относительно высокий основной лепесток и низкий уровень боковых лепестков, что позволяет с высокой точностью измерять задержки τ1 и τ2, а следовательно, и расстояния R1 и R2 от запросчика до первой и второй антенн ответчика соответственно.

Азимуты β1 и β2 определяются фазовым методом пеленгации, которому свойственно противоречие между точностью и неоднозначностью пеленгации источника излучения сигналов. В предлагаемых технических решениях точность измерения азимутов β1 и β2 достигается увеличением измерительной базы d, а возникающая при этом неоднозначность устраняется тем, что приемопередающая антенна 28 запросчика имеет сравнительно узкую диаграмму направленности и сопровождает управляемое судно 30 при его движении.

Необходимым условием синхронного детектирования сложных ФМн-сигналов является наличие в точке приема опорного напряжения, имеющего те же частоты и постоянную начальную фазы. В предлагаемых технических решениях в качестве опорных напряжений используется напряжение Uг1(t) третьего гетеродина 57.

Сложные ФМн-сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМ\н-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Сложные ФМн-сигналы позволяют применять эффективный вид селекции - структурную селекцию.

Способ управления движением судов, в котором осуществляют радиолокационный обзор с использованием канала системы активного запроса - ответа с передачей части навигационно-пилотажной информации по этому каналу, принимают в ответчике запросный сигнал на две антенны, разнесенные вдоль оси судна на расстояние С, излучают ответный сигнал через первую антенну с задержкой А относительно момента обнаружения запросного сигнала в этой антенне, излучают ответный сигнал через вторую антенну с задержкой А+В относительно момента обнаружения запросного сигнала во второй антенне, уменьшают в запросчике значение дальности принятых ответных сигналов из второй антенны на величину В, выраженную в единицах дальности, и дают им признаки второй антенны, отличающийся тем, что на пункте управления движением формируют высокочастотное колебание на частоте ωс, манипулируют его по фазе модулирующим кодом M1(t), содержащим идентификационный номер управляемого судна и часть навигационно-пилотажной информации, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием первого гетеродина, выделяют напряжение первой промежуточной частоты ωпр1, равной сумме частот ωпр1сг1, где ωг1 - частота первого гетеродина, усиливают его по мощности и излучают в направлении управляемого судна на частоте ω1пр1, принимаемый в ответчике сложный сигнал с фазовой манипуляцией в каждом приемнике преобразуют по частоте с использованием третьего гетеродина, выделяют напряжение второй промежуточной частоты ωпр2, равной разности частот ωпр21г1, где ωг1 - частота третьего гетеродина, перемножают его с напряжением четвертого гетеродина, выделяют напряжение третьей промежуточной частоты ωпр3, равной разности частот
ωпр3г2пр2, где ωг2 - частота четвертого гетеродина, осуществляют синхронное детектирование сложного сигнала с фазовой манипуляцией на третьей промежуточной частоте ωпр3 с использованием напряжения третьего гетеродина в качестве опорного напряжения, выделяют аналог модулирующего кода M1(t), дешифрируют его, используя идентификационный номер управляемого судна, и осуществляют обнаружение координатной части запросного сигнала, определение режима запроса, наличия и вида информационной части запросного сигнала, формируют высокочастотное колебание на частоте ωс и модулирующий ответный код М2(t), содержащий идентификационный номер управляемого судна, манипулируют им по фазе высокочастотное колебание на частоте ωс, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием четвертого гетеродина, выделяют напряжение третьей промежуточной частоты ωпр3, равной разности частот ωпр3г2c, где ωг2 - частота четвертого гетеродина, усиливают его по мощности и излучают в эфир на частоте ω2пр3 через первую антенну и с задержкой В через вторую антенну, принимают сложный сигнал с фазовой манипуляцией на пункте управления движением на две антенны, разнесенные в пространстве на расстояние d, усиливают его по мощности в первом и втором приемниках, преобразуют по частоте с использованием второго гетеродина, выделяют напряжение второй промежуточной частоты ωпр2, равной разности частот
ωпр2г22, где ωг2 - частота второго гетеродина, сравнивают их по фазе и последовательно определяют азимуты β1 и β2 на первую и вторую антенны управляемого судна соответственно, напряжение второй промежуточной частоты первого приемника перемножают с зондирующим сложным сигналом с фазовой манипуляцией на частоте ωспр2, который пропускают предварительно через блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), поддерживают ее максимальное значение путем изменения времени задержки блока регулируемой задержки, по значениям которого последовательно определяют расстояния R1 и R2 до первой и второй антенн управляемого судна соответственно, при этом частоты ωг1 и ωг2 гетеродинов разносят на значение второй промежуточной частоты ωг2-ωг1пр2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для одновременной идентификации объекта и измерения физических величин деформации, давления, сил, ускорения, температуры и перемещения.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации и охраны различных объектов. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации и охраны различных объектов. .

Изобретение относится к области телеметрических систем и может использоваться для дистанционного контроля параметров объектов, в частности температуры подшипников колесных пар железнодорожных вагонов.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации и охраны различных объектов. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации и охраны различных объектов. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации и охраны различных объектов. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации и охраны различных объектов. .

Изобретение относится к активной радиолокации и может быть использовано в наземных радиолокационных системах опознавания объектов

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах идентификации объектов

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в системах радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах (ПАВ)

Изобретение относится к пассивным дистанционным датчикам, размещаемым в среде, данные с которых считываются дистанционно, при этом информация о параметрах окружающей среды содержится в сигнале, поступающем от датчика в ответ на воздействие зондирующего сигнала

Изобретение относится к активной радиолокации и может быть использовано в системах опознавания объектов, снабженных радиолокационными ответчиками и обнаруженных визуально

Изобретение относится к активной радиолокации и может быть использовано в системах опознавания объектов, снабженных радиолокационными ответчиками и обнаруженных визуально с переносных комплексов

Способ управления движением судов

Наверх