Корабельная станция радиотехнической разведки
Владельцы патента RU 2771138:
Акционерное общество "Таганрогский научно-исследовательский институт связи" (АО "ТНИИС") (RU)
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в станциях радиотехнической разведки. Технический результат – снижение аппаратурной сложности с одновременным повышением пропускной способности, чувствительности и помехозащищенности корабельной станции радиотехнической разведки. Станция корабельной радиоразведки содержит N однотипных, синхронизированных между собой модулей обнаружения и моноимпульсного определения параметров сигналов, производящих измерение частоты, амплитуды и временных параметров входных сигналов, поступающих от N приемных антенн пеленгатора и передающих измеренные параметры по N каналам локальной вычислительной сети Ethernet на вычислительный модуль, определяющий направление на источник излучения. Кроме того, вычислительный модуль сопрягается с автоматической системой управления, корабельной системой электромагнитной совместимости и корабельной системой курсоуказания корабля. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в аппаратуре радиоэлектронной борьбы для обнаружения импульсных и непрерывных источников излучения радиосигналов в широком диапазоне частот, определения курсового угла, несущей частоты, длительности, амплитуды, частоты повторения и других временных и частотных параметров.
Известна корабельная станция радиотехнической разведки (патент РФ № 29783 на полезную модель, МПК G01S 7/28, H04K 3/00, 2003 г.), которая состоит из амплитудных пеленгаторов левого и правого борта, устройства раздельного суммирования сигналов четных и нечетных приемных каналов амплитудных пеленгаторов левого и правого борта, частотно-измерительных устройств нечетных и четных приемных каналов, уточнителя пеленга левого и правого борта, устройства аналого-цифрового преобразования и предварительной обработки.
Недостатком такой станции является сложность реализации из-за большого количества антенн и приемных каналов, продиктованных наличием уточнителя пеленга левого и правого борта, в составе которого имеются коммутаторы, подключающие последовательно и попарно антенные устройства к аппаратуре аналого-цифрового преобразования, интерферометры на базе матричных сумматоров. Такое построение ведет к увеличению времени на обработку входной информации и к повышению массогабаритных показателей и стоимости устройства. Кроме того, наличие устройства суммирования сигналов четных и нечетных приемных каналов левого и правого борта, даже при наличии отдельных пеленгаторов левого и правого борта, не позволяет определять пеленг на несколько источников излучения радиосигналов, если радиоимпульсы от этих источников одновременно пришли по разным бортам в четные (или не четные) каналы, т.к. задача измерения несущей частоты принятых радиоимпульсов ложится на одно частотно-измерительное устройство.
В другом аналоге (патент РФ № 49282 на полезную модель, МПК G01S 3/28, H04K 3/00, 2005 г.) приведена корабельная станция радиотехнической разведки, состоящая из антенны измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных, антенн пеленгатора, измерителя частотных и временных параметров, пеленгатора, устройства суммирования, устройства сравнения, коммутатора, запоминающего устройства, микропроцессора, устройства управления и контроля, а также устройства сопряжения станции радиотехнической разведки с автоматической системой управления и корабельными системами электромагнитной совместимости и курсоуказания корабля.
В данной станции проблема ограниченности вычислительных мощностей микропроцессора решается за счет введения устройств обеспечивающих дополнительную селекцию и фильтрование потока данных поступающих на микропроцессор. Недостатками такой станции являются необходимость повышения аппаратурной сложности и возникающие, в ходе дополнительной обработки, задержки поступления данных на микропроцессор. К тому же, такой подход снижения загруженности микропроцессора никак не снижает поток данных, поступающий на пеленгатор и измеритель частотных и временных параметров.
В качестве прототипа, как наиболее близкого к заявленному техническому решению, выбрана корабельная станция радиотехнической разведки (патент РФ № 29197 на полезную модель, МПК Н04В 15/06, H04K 3/00, G01S 7/28, 2003 г.). Станция-прототип содержит измеритель частотных и временных параметров радиоэлектронных средств, вход которого соединен с выходом антенны измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств, антенну пеленгатора, выход которой подключен ко входу пеленгатора, устройство сопряжения станции радиотехнической разведки с автоматической системой управления и корабельными системами электромагнитной совместимости и курсоуказания корабля, вход которого соединен с объединенными выходами пеленгатора и измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств, а первый вход-выход - с автоматической системой управления, второй вход-выход - корабельной системой электромагнитной совместимости, третий вход-выход - с корабельной системой курсоуказания корабля.
В сравнении с другими техническими решениями, такая станция обладает относительно простой схемой построения, однако, из-за вычислительных ограничений ПЛИС, на которых построено устройство вычисления курсовых углов, и наличия высокого потока радиоизлучений, который составляет 106 имп./с. и более, затруднительно ведение мгновенного пространственного охвата входных сигналов. К тому же, наличие всего одной широконаправленной антенны на борт в связке с одним многоканальным измерителем частотных и временных параметров, работающим по принципу поиска максимума амплитуды в канале, также не позволяет вести мгновенный прием и измерение частотных и временных параметров одновременно нескольких сигналов на одном борту.
Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение аппаратурной сложности и интенсивности отказов с одновременным повышением пропускной способности, чувствительности и помехозащищенности корабельной станции радиотехнической разведки.
Решение указанной технической задачи достигается тем, что в корабельную станцию радиотехнической разведки, содержащую N приемных антенн пеленгатора, имеющей сопряжение с автоматической системой управления, корабельной системой электромагнитной совместимости и корабельной системой курсоуказания корабля, введены N однотипных унифицированных приемных модулей обнаружения и моноимпульсного определения параметров сигналов (модули МОПС), входы которых соединены с выходами антенн, а выходы соединены с N входами (портами сети Ethernet) вычислительного модуля, при этом, приемные модули МОПС соединены между собой для синхронизации, содержат подканал измерения частоты и подканал измерения амплитуды и временных параметров.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена структурная схема предлагаемого изобретения.
Корабельная станция радиотехнической разведки содержит:
1 - приемная антенна пеленгатора;
2 - приемный модуль обнаружения и моноимпульсного определения параметров сигналов (МОПС);
3 - подканал измерения амплитуды и временных параметров сигнала;
4 - подканал измерения частоты сигнала;
5 - вычислительный модуль;
6 - вход-выход сопряжения с автоматической системой управления (АСУ);
7 - вход сопряжения с корабельной системой электромагнитной совместимости (ЭМС);
8 - вход сопряжения с корабельной системой курсоуказания корабля (КК). Работа заявленной корабельной станции радиотехнической разведки.
заключается в следующем. Сигналы от различных источников излучений принимаются приемными антеннами пеленгатора 1, диаграммы направленности которых сдвинуты относительно равносигнального направления на угол равный ширине их диаграммы направленности. Далее с каждой антенны 1 сигналы поступают на собственный модуль МОПС 2, где происходит их предварительное усиление и деление на два подканала. В подканале измерения амплитуды и временных параметров сигнала 3 происходит детектирование сигнала, усиление в логарифмическом видеоусилителе (ЛВУ), аналого-цифровое преобразование (АЦП) и дальнейшая обработка, в результате которой принимается решение об обнаружении сигнала, происходит фиксация времени прихода сигнала, измерение его амплитуды и длительности. В подканале измерения частоты сигнала 4 происходит деление частоты входного сигнала (коэффициент деления зависит от выбранного поддиапазона), аналого-цифровое преобразование, далее по стробу обнаружения от подканала 3 запускается обработка оцифрованных данных с использованием преобразования Фурье и формирование кода частоты входного сигнала. Объединенные данные, содержащие измеренную частоту, амплитуду, длительность и время прихода сигнала по каналу локальной вычислительной сети Ethernet от каждого приемного модуля МОПС 2 поступают на входы вычислительного модуля 5. Таким образом, приемный модуль МОПС 2 объединяет в себе приемник прямого усиления, ЛВУ, АЦП, обнаружитель, мгновенный измеритель амплитуды, временных параметров и частоты и приобретает свойства автономного средства радиотехнической разведки с рабочим сектором обзора, соответствующим диаграмме направленности приемной антенны. Отказ от всенаправленной антенны в канале измерения частоты в пользу узконаправленной антенны пеленгатора, имеющей больший коэффициент усиления, позволяет повысить чувствительность корабельной станции радиотехнической разведки.
Вычислительный модуль 5, построенный на базе промышленного компьютера, принимая от каждого приемного модуля МОПС 2 информацию о времени обнаружения и параметрах сигнала, решает задачи уточнения угла прихода сигнала, обнаружения пачек сигналов, вычисления частоты следования импульсов в пачке, периода обзора источников излучения радиосигналов. Реализация вычислительного модуля 5 на базе промышленного компьютера, позволяет производить большой объем вычислительных операций, используя возможности многопоточности центрального процессора и большого объема оперативной памяти. Таким образом, вычислительный модуль 5 совместно с приемными модулями МОПС позволяет вести мгновенный (беспропускной) пространственный охват входных сигналов, вычислять пеленг на источник излучения и измерять параметры радиосигналов, принятых с разных направлений в единый момент времени, по каждому импульсу. А кроме этого, продолжать вести разведку при наличии на входе по какому-либо из направлений непрерывного сигнала.
Через сопряжение с системой КК вычислительный модуль получает курс корабля, который учитывается при вычислении пеленга на источник излучения радиосигналов. Сопряжение вычислительного модуля с корабельной системой ЭМС позволяет исключить прием и формирование ложных целей от излучающих средств своего корабля и кораблей соединения, а сопряжение с АСУ позволяет производить управление режимами работы станции и передавать разведанные данные в АСУ для дальнейшей классификации источников излучения и принятия решения о постановке помех.
Таким образом, заявленная корабельная станция радиотехнической разведки по сравнению с прототипом позволяет снизить аппаратурную сложность, сокращая номенклатуру составных частей устройства, снизить интенсивность отказов изделия, за счет массового сокращения количества функциональных узлов, ячеек, модулей и высокочастотных кабелей, попутно снижая массогабаритные характеристики, а также повысить чувствительность, пропускную способность и помехоустойчивость, за счет независимого обнаружения и определения первичных параметров сигналов в секторах диаграмм направленности приемных антенн.
Предлагаемая корабельная станция радиотехнической разведки легко реализуема на современной элементной базе отечественного и импортного производства.
В качестве приемных антенн пеленгатора 1 могут быть использованы рупорные антенны [Микроволновые антенны. Рудольф Кюн, М.: Судостроение, 1967] или многолучевая антенная решетка [Антенные решетки. Методы расчета и проектирования. Обзор зарубежных работ, под ред. Л.С. Бененсона, М.: Советское радио, 1966].
Приемный модуль МОПС 2 может быть реализован на усилителях СВЧ фирм RFMD серия NBB, Avago Technologies серии АММР, MACON серии XD1001 в зависимости от выбранного поддиапазона.
Подканал измерения частоты 4 может быть реализован на делителе частоты Microsemi UXN40M7K с рабочим диапазоном до 40 ГГц и изменяемым коэффициентом деления и АЦП AD9484 от Analog Devices.
Подканал измерения амплитуды и временных параметров 5 может быть построен на диоде СВЧ MADS-001317 от МАСОМ в качестве детектора, операционных усилителях AD8042AR, логарифмическом усилителе AD8310ARM и АЦП AD9057 от Analog Devices.
Обработка оцифрованных данных в модуле МОПС 2 может быть произведена на ПЛИС Cyclone II от Altera, а для передачи данных в локальную сеть могут применяться Ethernet-контроллер 1986 ВЕ1Т от «ПКК Миландр» и трансформаторная сборка для гальванической развязки ТрС-ЛС5 «Завод Магнетон».
Вычислительный модуль 5 может быть реализован на базе промышленного компьютера с процессором Intel Core i7, максимальным числом каналов LAN - 18, максимальным объемом оперативной памяти - 32 Гб.
1. Корабельная станция радиотехнической разведки, содержащая N приемных антенн пеленгатора, сопрягаемая с автоматической системой управления, корабельной системой электромагнитной совместимости и корабельной системой курсоуказания корабля, отличающаяся тем, что в нее введены N однотипных приемных модулей обнаружения и моноимпульсного определения параметров сигналов, входы которых соединены с выходами антенн, а выходы соединены с N входами вычислительного модуля, осуществляющего уточнение угла прихода сигнала, обнаружение пачек импульсов, вычисление частоты следования импульсов в пачке, периода обзора источников излучения радиосигналов, при этом приемные модули обнаружения и моноимпульсного определения параметров сигналов соединены между собой для синхронизации и содержат подканал измерения частоты и подканал измерения амплитуды и временных параметров.
2. Корабельная станция радиотехнической разведки по п. 1, отличающаяся тем, что выходы N однотипных приемных модулей обнаружения и моноимпульсного определения параметров сигналов соединены с N входами вычислительного модуля по каналу локальной вычислительной сети Ethernet.
