Передмова до видання російською мовою
Передмова редактора
Передмова
Список використаних позначень
Розділ 1. Вступ
1.1. Цифрова обробка інформації в РЛС
1.1.1. Класифікація РЛЗ
1.1.2. Загальні відомості про функціональні елементи РЛС
1.1.3. Принципи побудови РЛС із супроводом у режимі огляду
1.2. Обробка даних у РЛС з ФАР
1.2.1. ФАР з електронним скануванням
1.2.2. Використання ФАР у РЛС
1.2.3. Контролер
1.2.4. Супровід цілей з використанням ФАР
1.3. Обробка даних у мережах РЛС
1.3.1. Приклади радіолокаційних мереж
1.3.2. Способи обробки даних
1.3.3. Двопозиційні РЛС та мережі двопозиційних РЛС
1.4. Фільтри супроводу
1.4.1. Загальні положення теорії систем
1.4.2. Теорія статистичної фільтрації
1.4.3. Застосування теорії фільтрації
1.5. Застосування систем ЦОРІ в РЛС
1.5.1. Приклади застосування ЦОРІ
1.6. Висновок
Глава 2. Математичний апарат теорії оцінювання та фільтрації
2.1. Введення в теорію оцінювання
2.1.1. Історія питання
2.1.2. Основні визначення
2.1.3. Класифікація задач оцінювання
2.1.4. Критерій найменших квадратів
2.1.5. Критерій мінімуму середньої квадратичної помилки
2.1.6. Критерій максимальної правдоподібності
2.1.7. Критерій максимальної апостеріорної ймовірності (байесовський критерій)
2.2. Детальний розгляд оцінювання за критерієм мінімуму середньої квадратичної помилки у параметричних задачах
2.2.1. Загальне рішення задачі оцінювання за критерієм мінімуму середньої квадратичної помилки
2.2.2. Лінійний оцінювач за критерієм мінімуму середньої квадратичної помилки
2.3. Оцінювання за критерієм мінімуму середньої квадратичної помилки у динамічних задачах
2.3.1. Моделі систем
2.3.2. Фільтрування, екстраполяція та згладжування
2.3.3. Лінійна екстраполяція та фільтрація при оцінюванні за критерієм мінімуму середньої квадратичної помилки
2.4. Калманівська фільтрація
2.4.1. Дискретний калманівський фільтр та екстраполятор
2.4.2. Чисельний приклад
2.4.3. Стаціонарний режим роботи калманівського фільтра
2.5. Адаптивна фільтрація
2.5.1. Вступ
2.5.2. Чутливість та розбіжність калманівського фільтра
2.5.3. Байєсівські методи адаптивної фільтрації
2.5.4. Субоптимальні небайєсовські адаптивні фільтри
2.6. Нелінійна фільтрація
2.6.1. Вступ
2.6.2. Розширений калманівський фільтр
2.6.3. Інші субоптимальні методи фільтрації
2.7. Висновок
Глава 3. Система супроводу цілей у режимі огляду
3.1. Вступ
3.2. Принципи побудови систем СЦРВ
3.2.1. Структура файлів даних
3.2.2. Формування та оновлення карти відбиття від місцевих предметів
3.3. Математичні моделі датчика та траєкторії мети
3.3.1. Система координат
3.3.2. Радіолокаційні виміри
3.3.3. Модель мети
3.4. Фільтри супроводу
3.4.1. Застосування калманівського алгоритму
3.4.2. а-B-алгоритм
3.4.3. Двовимірне завдання
3.4.4. Адаптивний метод супроводу маневруючої мети
3.5. Прив'язка позначок до траєкторій
3.5.1. Алгоритми зіставлення та прив'язки відміток до траєкторій
3.5.2. Форма та розміри кореляційних стробів
3.6. Методи зав'язки траєкторії
3.6.1. Характеристики алгоритмів зав'язки траєкторії
3.6.2. Метод ковзного вікна
3.6.3. Приклад застосування алгоритму
3.6.4. Форма та розміри стробів зав'язки траєкторії
3.7. Висновок
Розділ 4. Алгоритми супроводу
4.1. Вступ
4.2. Основні особливості базового фільтра супроводу
4.2.1. Підхід Сінгера
4.2.2. Напівмарківський підхід
4.2.3. Нелінійна фільтрація даних радіолокаційних вимірів
4.3. Адаптивна фільтрація при супроводі маневруючої мети
4.3.1. Алгоритм виявлення маневру
4.3.2. Способи реалізації адаптивності
4.4. Фільтрування в умовах відбиття від місцевих предметів
4.4.1. Оптимальний байєсівський підхід
4.4.2. Субоптимальні алгоритми
4.4.3. Спільна оптимізація обробки сигналів та радіолокаційних даних
4.5. Фільтрування за наявності кількох цілей
4.5.1. Випадок двох траєкторій, що перетинаються.
4.5.2. Оптимальний та субоптимальний фільтри супроводу
4.5.3. Супровід групової мети (бойового порядку)
4.6. Супровід із використанням результатів вимірювань радіальної швидкості
4.6.1. Супровід одиночної мети за відсутності перешкод
4.6.2. Супровід одиночної мети на тлі відбиття від місцевих предметів
4.6.3. Випадок двох траєкторій, що перетинаються.
4.6.4. Лінійне оброблення вимірювань радіальної швидкості
4.7. Активний супровід з використанням фазованої антеної решітки
4.7.1. Адаптивне керування темпом оновлення траєкторії
4.7.2. Супровід кількох цілей з використанням послідовностей імпульсів, що перекриваються.
4.8. Бістатичні системи супроводу
4.8.1. Структура фільтра супроводу
4.8.2. Порівняльний аналіз моностатичної та бістатичної РЛС
4.9. Висновок
Список літератури
Список робіт, перекладених російською мовою
Доповнення. Нові методи обробки інформації у просторі станів на основі теорії оцінювання (Юр'єв А. Н., Бочкарьов Л. М.)
Д 1. Загальні питання фільтрацій та оцінювання
Д 2. Виявлення та розрізнення траєкторій цілей
Д.З. Супровід маневруючої мети
Д.4. Супровід кількох цілей
Д.5. Супровід цілей з використанням кількох датчиків
Список литературы до доповнення
Вторинна обробка первинної РЛІ визначає некогерентне просторово-часове поєднання результатів первинної обробки.
Вторинна обробка РЛІ покликана запобігти небезпечним зближенням повітряних суден. Для цього необхідно для ВС, що раніше спостерігалися, підтвердити існування їх траєкторії (наявність координат ВС за кілька оглядів), а для знову виявлених ВС «зав'язати» їх траєкторії. Для цього виконуються ряд операцій:
Підтвердження наявності у пам'яті координат раніше виявлених цілей;
Виявлення нових цілей та визначення їх координат;
Згладжування координат;
Автосупровід НД;
Прогнозування (екстраполяція) координат ЗС;
Об'єднання інформації від кількох РЛЗ.
Існує кілька способів поєднання результатів первинної обробки:
Когерентне складання (накопичення) сигналів за кілька циклів огляду;
Некогерентне складання (накопичення) сигналів за кілька циклів огляду;
Процедура об'єднання одиничних рішень за правилом «n з », (- число циклів огляду) полягає в тому, що об'єднане рішення про наявність мети приймається в тому випадку, якщо хоча б n одиничних рішень про наявність мети з об'єднаних є позитивними, інакше виноситься рішення про відсутність мети.
Перший спосіб об'єднання (когерентне накопичення) практичного інтересу не представляє в силу складності реалізації когерентного накопичення на великих інтервалах часу, а також через можливу відсутність такої тривалої когерентності сигналів, що об'єднуються.
Другий спосіб об'єднання (когерентне накопичення) набагато простіше у технічної реалізації, призводить до поліпшення характеристик виявлення як за наявності міжоглядової кореляції, і за її відсутності.
Одна позначка не дозволяє з високою достовірністю приймати рішення про наявність об'єкта у зоні виявлення. Крім того, по ній не можна визначити напрямок руху об'єкта та параметри його траєкторії. Для з'ясування цих питань необхідно мати сукупність відміток, отриманих у різні моменти часу за кілька циклів огляду простору.
Траєкторія руху об'єкта описується векторною функцією, яка залежить від ряду факторів: об'єкта, його маневрені можливості, швидкості і т.д. На траєкторію впливають і випадкові чинники: зміна показників середовища, помилки у процесі управління та інші. Тому вторинна обробка має статистичний характер (процес на вході пристрою вторинної обробки випадковий). Якість виявлення траєкторії характеризується такими показниками: імовірність виявлення істинної траєкторії D; ймовірність виявлення хибної траєкторії F; середній час виявлення траєкторії; середній час виявлення хибної траєкторії; середня кількість хибних траєкторій в одиницю часу.
Процес вторинної обробки ось у чому.
Нехай пристрій первинної обробки прийняло рішення про наявність об'єкта та виміряло його координати: дальність R та азимут β в деякий момент часу t. У пристрої вторинної обробки формується позначка y(R,β,t), яка береться за початок траєкторії. Так як РЛС призначена для спостереження за об'єктами певного класу, зазвичай відомі максимальна і мінімальна швидкості їх польоту. Тоді, якщо - період спостереження (огляду) РЛС, то можна виділити область у вигляді кільця з центром, що збігається з першою відміткою радіусами
Рис.10.13.Етапи формування траєкторій:
1. Стробування.
2. Зав'язування.
3. Екстраполяція.
4. Підтвердження траєкторії.
5. Супровід.
У цьому кільці може бути в наступному огляді. Операція формування такої галузі називається стробування, а сама область – стробом. Якщо в наступному огляді в строб потрапляє позначка, відбувається зав'язка траєкторії. При попаданні в строб кількох відміток відбувається зав'язка кількох траєкторій. Якщо в початковому стробі не виявляється жодної позначки, то перша вважається хибною і стирається з пам'яті (обробка здійснюється за допомогою ЕОМ), якщо критерії зав'язки траси «2 з 2» або залишається в пам'яті, якщо критерії зав'язки «2 з m» m >2.
За двома відмітками можна визначити напрямок і середню швидкість руху об'єкта , де відстань між 1 і 2 відмітками. Знаючи напрямок руху та середню швидкість, можна розрахувати передбачуване положення позначки в наступному огляді, тобто значок. провести екстраполяцію (пророцтво). На малюнку екстраполювання відмітки позначено ∆. Навколо цих відміток утворюються строби, розміри яких визначаються похибками вимірювання координат об'єктів та помилками розрахунку положення екстраполованих відміток. При виявленні траєкторії об'єкта, що маневрує, розміри стробів розраховуються з урахуванням маневру. Розміри стробів безпосередньо впливають показники якості виявлення траєкторії. Його збільшення призводить до збільшення відміток у стробі, внаслідок чого ймовірність F зростає. Зменшення строба може призвести до непотраплення справжньої позначки в строб, знижуючи ймовірність D.
Якщо в строб потрапила позначка, то вона вважається траєкторії, що виявляється. Процес виявлення триває, і коли відповідно до прийнятого критерію буде винесено рішення про підтвердження траєкторії, тобто. про остаточне виявлення, вона передається на супровід.
Якщо строб не потрапляє жодної позначки, то траєкторія триває позначка, у своїй розміри строба збільшуються. При невиконанні критерію підтвердження траєкторія скидається. При попаданні в строби , , , ... кількох відміток можна або продовжувати траєкторію по кожній з них, при цьому помилкові траєкторії через кілька оглядів через відсутність підтвердження будуть відкинуті, або вибрати в стробі одну позначку, найбільш близьку до траєкторії, що виявляється, а інші відкинути як хибні.
Два види критеріїв виявлення трас.
1. Критерій 
траєкторія вважається виявленою і передається на супровід, якщо протягом m суміжних періодів оглядів з'явиться щонайменше k позначок; в іншому випадку, а так само за відсутності позначок в l суміжних оглядах підряд приймається рішення про скидання траєкторії. Два пороги: верхній k та нижній l.
2. Критерій « »: приймається рішення про виявлення траєкторії з появою k позначок в m суміжних оглядах.
Принцип екстраполяціїкоординат за параметрами траєкторії у загальному вигляді можна пояснити так. Нехай на момент часу t n (останній огляд) отримані координати x n , y n позначки повітряного об'єкта. Крім того, розраховані параметри траєкторії в цій точці (швидкість V n , курс Q n) та їх перші збільшення ΔV n і ΔQ n . Завдання полягає в тому, щоб визначити екстраполіроване на n+1 огляд значення координат x n +1 , y n +1 .
Відстань l, яка об'єкт пролетить за час T 0 , дорівнює
. (10.6)
Курс мети зміниться цей час на величину ΔQ n . Відкладаючи від точки з координатами x n , y n відрізок l під кутом Q n + ΔQ n , отримаємо координати екстрапольованої позначки x е = x n +1 , у е = y n +1. Координати екстраполованої відмітки обчислюються за формулами:
x n +1 = x е = x n + l · sin (Q n + ΔQ n);
у n +1 = у е = у n + l · cos (Q n + ΔQ n). (10.7)
Екстраполіроване значення курсу в точці x n +1 у n +1 дорівнює
Q n +1 = Q е = Q n + ΔQ n (10.8)
а екстраполіроване значення швидкості
V n +1 = V е = V n + ΔV n (10.9)
Для отримання інформації про швидкість та курс польоту повітряного об'єкта необхідно мати принаймні дві позначки, а для віднімання їх прирощень – не менше трьох. Помилки обчислення координат позначки у випередженій точці будуть визначатися помилками, з якими визначені в цій точці параметри траєкторії та їх збільшення, а також помилками вимірювання координат у точці n. Для збільшення точності екстраполяції застосовується згладжування параметрів.
Згладжування параметрів траєкторіїпроводиться з метою більш точного прогнозування координат, а отже, і області можливого виявлення повітряних об'єктів у черговому огляді. Операція згладжування необхідна, оскільки обчислення прогнозованих координат супроводжується похибками, порівнянними з відстанями, що проходять повітряними об'єктами за період огляду. Операція згладжування координат та швидкості проводиться на кожному огляді РЛС. При цьому передбачається, що помилки, зумовлені зовнішніми перешкодами, флюктуаціями інтенсивності відбитих сигналів, перепустками виявлених об'єктів, маневром повітряного судна незалежні та розподілені за нормальним законом. Крім того, в алгоритми згладжування закладається гіпотеза про сталість швидкості руху повітряного об'єкта або здійснення маневру з постійним радіусом. Найчастіше застосовують алгоритм ковзного (послідовного) згладжування, який ґрунтується на тому, що нові координати повітряного об'єкта визначаються за старими таким чином, що всі раніше проведені виміри зменшуються згодом, тобто. більший вплив мають нові, ближні за часом дані.
Згладжене значення швидкості є лінійною комбінацією попереднього згладженого значення швидкості і поточного відхилення (розузгодження) отриманого значення координати від розрахованого за попередніми даними екстраполованого значення координати.
U * n = U * n-1 + b n (y n - y * n е), (10.10)
де U * n - Згладжування значення швидкості в момент n-го спостереження;
U* n -1 – згладжування значення швидкості попереднього огляду;
y* n е – екстраполіроване значення координати;
yn – поточне значення координати;
- Коефіцієнт згладжування швидкості.
Згладжене значення координати являє собою лінійну комбінацію її екстраполірованого значення та зваженого з коефіцієнтом a n неузгодженості між екстраполірованим і поточним її значенням.
у * n = у * n е + a n (y n - y * n е), (10.11)
де 
- Коефіцієнт згладжування координати.
На рис. 3.5 зображено залежність коефіцієнтів a n і b n від числа спостережень n.
З графіків видно, що зі збільшенням числа спостережень коефіцієнти згладжування координати і швидкості асимптотично наближаються до нуля. У реальних умовах коефіцієнти згладжування a n і b n обмежені знизу і для режиму автосупроводу, що встановився, повинні бути обрані постійними.
При супроводі об'єктів, що не маневрують, коефіцієнти a n і b n повинні бути взяті малими. При цьому добре фільтруються випадкові помилки, а динамічні помилки, зумовлені маневром мети, виділятимуться майже згладженими. Зі збільшенням a n і b n погіршується згладжування випадкових помилок, однак покращується згладжування динамічних помилок. Отже, при супроводі об'єкта, що маневрує, необхідно збільшити коефіцієнти згладжування a n і b n .
Однією з основних операцій при автоматичному автосупроводі за даними оглядової РЛС є відбір позначок для продовження кожної з траєкторій, що супроводжуються. Така операція називається селекцією траєкторій і проводиться на основі порівняння координат і параметрів нових позначок з екстраполірованими координатами та характеристиками траєкторій, що супроводжуються. Для спрощення процесу селекції траєкторій та скорочення обсягу обчислень порівняння координат спостережуваних та екстраполованих відміток проводиться у стробах.
Стробування позначок може бути фізичним та математичним.
Спірні ситуаціївиникають у тому випадку, якщо до стробу потрапляє не одна, а кілька цілей, які можуть бути як істинними, так і хибними. За справжню позначку можна прийняти ту i-ю мету з координатами х i , у i , яка на відстані ΔR i ближче до центру стробу з характеристиками х ст, у ст. Для судження звідси всім i = 1, ..., m цілей вирішується залежність
З кількох ΔR i вибирається мінімальне значення. За наявності в стробі двох цілей істинну вибирають за знаком вирішальної функції
.
Якщо K > 0, то i-я ціль істинна, якщо K< 0, то цель ложная.
Можливі ситуації, коли R j , R j +1 близькі за своїми значеннями і меншими від можливих похибок вимірювання. При цьому приймати рішення щодо критерію знака функції K не можна. У цьому випадку попередньо проводиться перевірка на спроможність застосування цього критерію порівняння його з порогом K 0 . За |K| ≥ K 0 попередній критерій можна використовувати, в іншому випадку приймається рішення про перенесення аналізу до наступного циклу роботи системи, для чого координати прогнозуються за старими даними.
При русі повітряних суден по близьких траєкторіях, що перетинаються, ситуація стає складною. У існуючих системах для того, щоб не сплутати траєкторії та відмітки від різних літаків, використовують два способи.
Перший метод. За допомогою радіопеленгатора диспетчер встановлює зв'язок із кожним повітряним судном. У відповідь сигнал екіпажу пеленгується, пеленг висвічується на екрані диспетчера. Якщо сталося переплутування траєкторій, диспетчер робить поправку.
Другий спосіб. За цим способом ототожнюються позначки за бортовим номером, що отримується в сигналі у відповідь при використанні вторинних радіолокаторів.
Подібна інформація.
Вступ
Основним завданням радіолокації є збирання та обробка інформації щодо зондованих об'єктів. У багатопозиційних наземних РЛС, як відомо, вся обробка радіолокаційної інформації поділяється на три етапи.
Первинна обробка полягає у виявленні сигналу мети та вимірі її координат з відповідними якістю або похибками.
Вторинна обробка передбачає визначення параметрів траєкторії кожної мети за сигналами однієї чи низки позицій МПРЛС, включаючи операції ототожнення позначок цілей.
При третинної обробки поєднуються параметри траєкторій цілей, отриманих різними приймальними пристроями МПРЛЗ з ототожненням траєкторій.
Тому розгляд сутності всіх видів обробки радіолокаційної інформації є дуже актуальним.
Для досягнення поставленої мети розглянемо такі питання:
1. Первинна обробка радіолокаційної інформації.
2. Вторинна обробка радіолокаційної інформації.
3. Третинна обробка радіолокаційної інформації.
Даний навчальний матеріал можна знайти у таких джерелах:
1. Бакулєв П.А. Радіолокаційні системи: Підручник для вузів. - М.:
Радіотехніка, 2004.
2. Білоцерківський Г.Б. Основи радіолокації та радіолокаційні
пристрої. - М.: Радянське радіо, 1975.
Первинна обробка радіолокаційної інформації
Для автоматизації процесів керування авіацією необхідно мати
вичерпну та безперервно оновлювану інформацію про координати та характеристики повітряних цілей. Цю інформацію в автоматизованих системах управління (АСУ) отримують за допомогою засобів, що входять до підсистеми збору та обробки радіолокаційної інформації (РЛІ), а саме: постів та центрів обробки РЛІ, авіаційних комплексів радіолокаційного дозору та наведення. Основними засобами отримання інформації про повітряних цілях є РЛС. Процес отримання відомостей про об'єкти, що знаходяться в зоні видимості РЛС, називається обробкоюРЛІ.
Така обробка дозволяє отримувати дані про координати мети, параметри її траєкторії, час локації та ін. Сукупність відомостей про мету умовно називають відміткою. До складу відміток, крім зазначених вище даних, можуть входити відомості про номер мети, її державну належність, кількість, тип, важливість та ін.
Сигнали, які несуть необхідну для оператора інформацію, називають корисними, але на них, як правило, обов'язково накладаються перешкоди, що спотворюють інформацію. У зв'язку з цим у процесі обробки виникають завдання виділення корисних сигналів та отримання необхідних відомостей в умовах перешкод.
Обробка інформації ґрунтується на існуванні відмінностей між корисним сигналом та перешкодою. Весь процес обробки РЛІ можна розділити на три основні етапи: первинну, вторинну та третинну обробку.
На етапі первинної обробкиРЛІ мета виявляють та визначають її координати. Первинна обробка здійснюється за однією, але частіше за кількома суміжними розгортками дальності. Цього вистачає виявлення цілі й визначення її координат. Таким чином, первинною обробкою РЛІ називається обробка інформації за період огляду РЛС. До складу первинної обробки РЛІ включають:
Виявлення корисного сигналу шумах;
Визначення координат мети;
Кодування координат мети;
Присвоєння номерів цілям.
Донедавна це завдання вирішував оператор РЛС. Але в даний час в реальних умовах стеження по індикаторах за багатьма цілями, що рухаються з великими швидкостями, людина - оператор не в змозі оцінювати різноманітність повітряної обстановки, користуючись лише візуальним способом. У зв'язку з цим виникла проблема передачі частини або всіх функцій людини – оператора при обробці РЛІ обчислювальних засобів, створених на об'єктах АСУ авіацією.
Первинна обробкаРЛІ починається з виявлення корисного сигналу в шумах. Цей процес складається з кількох етапів:
Виявлення одиночного сигналу;
Виявлення пакета сигналів;
формування повного пакета сигналів;
Визначення дальності до мети та її азимуту.
Всі ці етапи реалізуються з використанням оптимальних алгоритмів, що ґрунтуються на критеріях мінімуму помилок прийняття рішення та результатів вимірювання.
Таким чином, операції, які проводяться при первинній обробці, може проводити РЛС самостійно.
Під третинною обробкою розуміється процес обробки сигналів або об'єднання первинної радіолокаційної інформації по простору з метою покращення характеристик радіолокаційного спостереження:
характеристик виявлення;
характеристик розпізнавання;
точність характеристик вимірювання координат та параметрів руху повітряного об'єкта.
При третинній обробці розв'язуються такі: ототожнення відміток від одного повітряного судна, отриманих різними джерелами інформації; формування вимірів за даними від кількох джерел; побудова траєкторії за об'єднаними даними.
Основою об'єднання сигналів є наявність розсіяного або випромінюваного повітряним судном сигналу в просторі, що набагато перевершує за розмірами обмежений простір однопозиційного спостереження радіолокації.
Якщо сигнали або первинну радіолокаційну інформацію, отримані в окремих пунктах спостереження, передати та зосередити в деякому центрі обробки, то це об'єднання дозволить використовувати на користь поліпшення характеристик радіолокаційного спостереження не лише додаткову енергетику, а й кореляційні зв'язки прийнятих сигналів, а також просторову подобу первинної радіолокації. інформації про один об'єкт від різних джерел, обумовлене фактичною наявністю повітряного об'єкта у певній точці простору.
Енергетика прийнятого сигналу, яку можна використовувати, пропорційна сумарного розкриття розрідженої апертури.
Кореляційні зв'язки прийнятих у різних точках простору сигналів визначаються, по-перше, відстанню між цими точками, а по-друге, інтервалом просторової кореляції розсіяного чи випромінюваного метою сигналу. Останній визначається довжиною хвилі λ , розміром повітряного об'єкта (або розкривом антени випромінюючої системи) Lта відстанню від об'єкта до зони аналізу R:
Якщо відстань між пунктами прийому менша за інтервал просторової кореляції сигналу , то прийняті в цих пунктах сигнали є корельованими, причому коефіцієнт їхньої кореляції можна вважати рівним
В іншому випадку прийняті сигнали слід вважати некорельованими. Кореляційні зв'язки прийнятих сигналів можуть бути використані як для взаємної когерентної компенсації цих сигналів, так їх когерентного складання.
Просторова подобапервинної РЛІ про одну мету від різних джерел (від різних пунктів прийому та аналізу), обумовлене фактичною наявністю мети у певній точці простору, може бути використане для ототожнення РЛІ, отриманої від різних джерел, тобто для закріплення відомостей, отриманих від різних джерел за однією певною метою.
Технічним засобом третинної обробки є багатопозиційна радіолокаційна система(МП РЛЗ). Під МП РЛС розуміється радіолокаційна система, яка включає кілька рознесених в просторі передавальних, приймальних або прийомопередаючих позицій і в якій проводиться спільна обробка сигналів, що отримуються за допомогою цих позицій або інформації про спостережуваних об'єктах (цілях). Центр або пункт спільної обробки може бути розташований на одній з позицій МП РЛС і повинен бути пов'язаний з лініями зв'язку з усіма позиціями. Саме завдяки спільній обробці сигналів або інформації досягаються основні переваги МП РЛЗ.
Головним і найбільш істотним, з точки зору структури та характеристик МП РЛС, класифікаційною ознакою когерентної обробки, що визначає фактично спосіб просторового поєднання сигналів та первинної РЛІ, є ступінь просторової когерентностіМП РЛЗ. Під просторовою когерентністю МП РЛС розуміється здатність використовувати інформацію, що міститься у взаємних фазових співвідношеннях сигналів у рознесених позиціях. Слід розрізняти просторову когерентність МП РЛС та просторову когерентність сигналів на входах приймальних позицій МП РЛС. Остання, як відомо, залежить від розмірів баз між позиціями, довжини хвилі, розмірів мети, а також неоднорідностей середовища розповсюдження, у той час як просторова когерентність МП РЛС характеризує no-сутності технічні можливості апаратури. У зв'язку з цим можна виділити три способи просторового поєднання сигналів та первинної РЛІ:
а) спосіб просторово-когерентного об'єднання сигналів з прив'язкою позицій за часом, частотою та фазою прийнятих НВЧ-коливань;
б) спосіб часткового або неповного просторово-когерентного об'єднання сигналів з прив'язкою позицій за часом та частотою;
в) спосіб просторово-некогерентного об'єднання сигналів та первинної РЛІ з прив'язкою позицій лише за часом.
У просторово-когерентних МП РЛСможна в принципі найбільш повно використовувати інформацію, що міститься в просторовій структурі електромагнітного поля, розсіяного або випромінюваного метою, в тому числі і у співвідношенні початкових фаз сигналів на входах рознесених позицій. зберігаються практично незмінними на інтервалі часу, що набагато перевищує час спостереження сигналу (наприклад, протягом декількох годин). У МП РЛС з тривалою просторовою когерентністю необхідна взаємна прив'язка рознесених позицій не тільки за часом і частотою (опорними частотами передавачів і гетеродинів приймачів), а й початковими високочастотними фазами. З допомогою будь-якого опорного сигналу (від радіоастрономічного джерела, «точкового» відбивача та інших.) взаємні фазові зрушення можуть періодично вимірюватися і коригуватися (юстуватися) чи легко враховуватися під час обробки. Сукупність рознесених позицій просторово-когерентної МП РЛС можна розглядати як єдину розріджену антенну решітку, тому для отримання прийнятної діаграми просторової вибірковості потрібно багато позиції.
У просторово-когерентних МП РЛС з частковою, неповною або короткочасною просторовою когерентністюпросторова когерентність зберігається на інтервалі часу порядку спостереження часу розсіяного або випромінюваного метою сигналу. Зазвичай цей час не перевищує частку секунди. При спільній обробці сигналів може використовуватися вся інформація, що міститься в комплексних сигналах, що огинають різних позицій, в тому числі, в змінах фазових співвідношень на інтервалі спостереження для вимірювання тангенціальної швидкості мети або джерела активної перешкоди різнисно-доплерівським методом. Однак інформація, що міститься у співвідношенні початкових фаз сигналів, не використовується. У таких системах необхідна взаємна прив'язка рознесених позицій лише за часом і частотою. Число рознесених позицій у таких МП РЛС може бути значно меншим, ніж у просторово-когерентних МП РЛС, і не потрібна взаємна фазова прив'язка позицій.
У просторово-некогерентних МП РЛСфазова інформація повністю виключається внаслідок детектування сигналів до їхнього об'єднання. У зв'язку з цим не потрібно як фазова, але, зазвичай, і частотна прив'язка позицій. Зазвичай потрібна лише взаємна тимчасова прив'язка (синхронізація). Просторово-некогерентні МП РЛС простіше, ніж МП РЛС з короткочасною, а тим більше тривалою просторовою когерентністю. Однак виключення фазової інформації призводить до енергетичних і особливо інформаційних втрат. Зокрема, неможливий вимір тангенціальної швидкості джерел перешкод різницево-доплерівським методом.
Просторова некогерентність МП РЛС виключає тимчасову когерентність кожної позиції до спільної обробки. У МП РЛС, що складається з кількох прийомопередавальних позицій з тимчасовою когерентністю, можна вимірювати доплерівське зміщення частоти ехо-сигналів, а отже, і радіальну швидкість мети щодо кожної позиції.
У просторово-некогерентних МП РЛС об'єднання сигналів чи первинної радіолокаційної інформації може здійснюватися на таких рівнях:
а) об'єднання відеосигналів після детектування у кожній позиції;
б) поєднання виявлених та прокласифікованих відміток (поодиноких рішень) та поодиноких вимірів; при цьому вся первинна обробка сумішей сигналів, зовнішніх перешкод та власних шумів, включаючи порівняння з порогом, вимірювання параметрів виявлених сигналів та їх класифікацію, проводиться в кожній позиції, а на спільну обробку надходить лише інформація, яка визнана «корисною»;
в) об'єднання траєкторій (трас); при об'єднанні траєкторій у кожній позиції проводиться як первинна, а й вторинна обробка інформації, яка завершується побудовою траєкторій цілей; параметри траєкторій цілей, що супроводжуються передаються в центр обробки для спільної обробки, в результаті якої додатково відсіюються «хибні» і уточнюються «справжні» траєкторії.
Літакний відповідач складається з антенно-фідерного пристрою, розподільного фільтра (РФ), приймача та дешифратора запитних сигналів, шифратора відповідних сигналів та передавача. Запитні сигнали з антени відповідача через розділовий фільтр надходять у приймач, де перетворюються, посилюються проміжною частотою і детектуються. На виході приймача відповідача утворюється пачка парних імпульсів запиту (рис. 6.3). Тимчасові кодові інтервали між парними імпульсами (τ зк1, τ зк2 ) визначають зміст інформації, яку має передати відповідач.
Запитні сигнали надходять на вхід дешифратора, в якому проводиться декодування інформації, що запитується. У найпростішому випадку дешифратор є набір ліній затримок зі стандартними часовими інтервалами затримки та логічних схем «І». В результаті збігу двох запитних імпульсів дешифраторі утворюється керуючий імпульс для шифратора. Шифратор формує імпульси координатного та відповідного інформаційного коду (бортового номера або висоти та ін.). На інформаційні входи шифратора надходить інформація від відповідних датчиків. Шифратор формує пачку відеоімпульсів у відповідь, в якій закодована запитувана інформація. Ці імпульси надходять на вхід передавального пристрою, що складається з підмодулятора, модулятора та генератора свч.
Пачка відеоімпульсів перетворюється передавальним пристроєм в пачку радіоімпульсів, які через фільтр, що розв'язує, надходять в антену і випромінюються в простір. Несуча частота сигналів у відповідь (f o = 740 або 1090 МГц) відрізняється від частоти запитуючих сигналів. Фільтр, що розв'язує, виконує функції антенного перемикача і виконується зазвичай на смужкових лініях.
У відповідь сигнали приймаються антеною і приймачем вторинного радіолокатора і декодуються. У сигналі у відповідь є два координатних (опорних) імпульсу. За часом запізнення цих імпульсів щодо запитних з урахуванням часу затримки на кодування та декодування визначається дальність до відповідача. Кутова координата відповідача визначається методом пеленгації по максимуму (в моноімпульсних системах інший метод і буде викладений нижче).
Дешифратор вторинного радіолокатора виділяє додаткову ін-
формацію, передану відповідачем (бортовий номер, висота та ін.), яка
відображається на індикаторних пристроях.
В узагальненій структурній схемі зображені лише основні пристрої, які пояснюють основний принцип дії системи вторинної радіолокації. Для забезпечення надійної роботи системи наземне, так і бортове обладнання містить додаткові пристрої, наприклад, пристрої, що усувають вплив бічних пелюстків діаграми спрямованості антени запитувача.
5.3. Кодування запитних та відповідних сигналів
5.3.1. Методи кодування запитних та відповідних сигналів
Для передачі у вторинних радіолокаторах застосовується імпульсне кодування. Імпульсний код – це сукупність імпульсів, розташованих відповідно до правил кодування. Як кодуючі ознаки можуть використовуватися: тривалість імпульсу, число імпульсів, відстань між імпульсами, частота і фаза, наявність або відсутність імпульсів на певних позиціях. Інтенсивність сигналу як ознака кодування не використовується через малу завадостійкість.
У існуючих системах вторинної радіолокації використовуються два види кодування: час імпульсне та позиційне.
Часімпульсне кодування застосовується у запитному каналі. У цьому методі кожному з значень інформації, що підлягає передачі, надається свій часовий інтервал. На рис. 5.4. зображено структуру часу імпульсного коду. На малюнку позначено: Т до -кодовий інтервал
Δ t 1інтервал кодування. Максимальна кількість днухімпульсних кодів Nвизначається так:
Часимпульсные коди що неспроможні дати великої кількості кодових комбінацій без значного збільшення кодового інтервалу чи збільшення числа імпульсів у коді. Число варіантів запитних сигналів у системах вторинної радіолокації невелике, тому в запитному каналі застосовується двоімпульсний час імпульсне кодування.
Відповідна інформація має значно більший обсяг, тому в каналі у відповідь застосовується позиційне кодування, при якому значення відповідної посилки визначається місцями розташування імпульсів коду на часовій осі. Відповідь має постійний обсяг, носії інформації є десяткові і двійкові числа, для представлення яких використовується позиційна система числення. У цій системі значення розрядів чисел залежить від місця, відведеного кожної з цифр. Так, наприклад, десяткове число 623 може бути представлене у вигляді: 6·10 2 +2·10 1 +3·10°. Кожному розряду числа у своїй відповідає своя позиція.
Будь-яке число в позиційній системі може бути записане таким чином:
де a n ,… - коефіцієнти доданків; Р- основа системи.
При підставі Р=2 базисом числа є дві цифри: 0 та 1, а при Р=10 використовуються цифри 0, 1, ..., 9.
Відповідна інформація з борту повітряного судна кодується з використанням двійково-десяткової та двійково-вісімкової системи числення. Число значень Nдискретної інформації, що може бути переданим кодом, становить N=2 m (m -розрядність коду). Передача символом 0 та 1 двійкових чисел може бути здійснена імпульсним сигналом (відсутність або наявність імпульсу на певній тимчасовій позиції). Двійково-десяткова система застосовується в кодах у відповідь режиму УВС (вітчизняний режим) Двійково-вісімковий код має базис цифр 0, ...,7 і застосовується для відповідних кодів висоти в режимі RBS (міжнародний режим).
При передачі числа позиційним двійковим кодом кожному його розрядів визначено своє місце (позиція). Існує два способи надання позицій (рис. 5.5).
На рис. 5.5, азображено чотирирозрядний двійковий позиційний код з пасивною паузою. При цьому кожному із чотирьох розрядів надається одна тимчасова позиція. Одиниця відповідає наявності імпульсу, нуль – його відсутності. У другому випадку (рис. 5.5, б)кожному із чотирьох розрядів двійкового числа надається дві часові позиції. Імпульс на першій позиції позначає "1", на другій - "О". Цей метод називається методом із активною паузою.
5.3.2. Структура запитних сигналів
Кодування запитних сигналів здійснюється з метою зменшення ймовірності спрацьовування відповідача від випадкових сигналів, а також отримання певного виду інформації по каналу відповіді.
У існуючих системах вторинної радіолокації застосовуються два формати стандарту кодування (вітчизняний та міжнародний). Передача кодованих сигналів за нормами ICAO здійснюється тільки на несучих частотах 1030 МГц (запит) та 1090 МГц (відповідь). Вітчизняний стандарт встановлює частоти: 837,5МГц (запит) та 740МГц (відповідь). Кодування запитних сигналів в обох форматах провадиться імпульсно-тимчасовим кодами.
Запитувальний код складається з двох імпульсів, що позначаються Р 1і Р 3з кодовим інтервалом τ зкміж їхніми фронтами. Кодові інтервали та вид запитуваної інформації представлені в табл. 5.1.
Таблиця 5.1
Сигнали запиту RBS мають вертикальну поляризацію, режиму УВС - горизонтальну. Для придушення сигналів бічних пелюсток у триімпульсній системі придушення каналом запиту між імпульсами Р 1і Р 3випромінюється імпульс Р 2наступний через 2±0,15 мкс після імпульсу Р1.Тривалість імпульсів запитних кодів та імпульсу пригнічення становить 0,8±0,1 мкс.
5.3.3. Структура сигналів у відповідь
5.3.3.1. У відповідь сигнал режиму УВС
У відповідь сигнал літакового відповідача включає: координатний, ключовий і інформаційний сигнали. Структура сигналу у відповідь зображена на рис. 5.6.
Координатний код складається із двох імпульсів, позначених РК 1і РК 3 .Тимчасовий інтервал між ними залежить від коду запиту та визначається відповідно до табл. 5.2.
Спільно з імпульсами РК 1і РК 3може передаватися сигнал «лихо», який повинен відстояти від імпульсу РК 3на 6 мкс.
Після координатного коду слідує ключовий код, що складається з трьох імпульсів РКІ 1..3Інтервал τ до _ кл між імпульсом РК 3координатного ходу та імпульсом РКІ 1повинен відповідати наступним значенням: під час передачі
бортового номера – 8,5 мкс; висоти польоту та запасу палива 14 мкс; вектора
швидкості – 10 мкс. Ключовий код передається в двійковій системі числення
трьома розрядами шляхом активної паузи. І кожному розряді дно полагодимо, часовий інтервал між якими 4 мкс. Ключовий код 1), зображений на рис. 5.6 відповідає передачі бортового номера.
Для передачі інформаційного сигналу використається двійкова система числення. Інформація передається 40 розрядами шляхом активної паузи (80 позицій). Тимчасовий інтервал між сусідніми позиціями у розряді – 4 мкс. Для підвищення достовірності інформації на землі вона передається двічі: з 1-го по 20-й розряд і з 21-го по 40-й розряд. Тимчасовий інтервал між останньою позицією ключового коду та першою позицією інформаційних імпульсів становить 4 мкс.
На рис. 5.7. зображена повна структура сигналу у відповідь при запиті бортового номера. Усі розряди коду у відповідь розбиваються на декади (по чотири розряди в кожній), причому в першій декаді передаються одиниці, у другій - десятки, у третій - сотні, у четвертій - тисячі, у п'ятій - десятки тисяч. Такий код називається двійково-десятковим п'ятидекадним чотирирозрядним. Він дозволяє передавати номери від 00000 до 99 999. На рис. 5.7 зображено структуру сигналу у відповідь при передачі бортового номера 12345. Формування коду сигналу бортового номера пояснюється таблицею 5.3.
При запиті кодом ЗК2 відповідач передає інформацію про висоту польоту та залишок палива. Інформація про висоту передається і 1...14 розрядів. У 15-му розряді вказується ознака висоти: "1" абсолютам; - відносна. У 16-му розряді значення «1» відповідає сигналу БЕДСТВО (цей сигнал вказується імпульсом РК 2у координатному коді). Дані про запас палива у відсотках від повної місткості паливних баків даються і в 17...20 розрядах інформаційного коду. На рис. 5.8. зображена структура сигналу у відповідь при запиті поточної інформації: абсолютна висота 1270 м і залишок палива 30%. Формування сигналу у відповідь пояснюється таблицею 5.4, 5.5.
У сигналі у відповідь, можливо, передавати висоту польоту до 30000м з градаціями через 10м. Крім того, можлива передача від'ємних значень абсолютної барометричної висоти від 0 до 300м. При передачі від'ємних значень висоти 8, 13, 14 повинні мати символ «0», а розряди 9, 10, 11, 12 – символ «1». Значення абсолютної висоти передається групою розрядів 1…7.
При запиті кодом ЗКЗ відповідач формує інформаційне слово,
забезпечує передачу аргументу вектора швидкості в межах від 0 до 360
градусів із градацією 1 градус та значення модуля вектора швидкості в інтервалі від 0 до 3500 км/год з градацією 10 км/год. Дані про аргумент та модуль вектора швидкості передаються з використанням трьох десяткових цифр відповідно до таблиці 5.6, 5.7.
6.4.3.2 Сигнал у відповідь режиму RBS
Структура сигналу у відповідь в режимі RBS зображена на рис. 5.19.
Сигнал складається з двох опорних імпульсів F 1 і F 2 які є координатними. Між цими імпульсами розташовано 13 позицій інформаційного коду. Інформаційний код включає чотири трирозрядних декади А, В, З, Dінформаційних імпульсів На вимогу диспетчера із землі після імпульсу F 2може передаватися імпульс розпізнавання (SPI), призначений для розпізнавання одного з двох повітряних суден з однаковим кодом розпізнавання. Несуча частота сигналу 1090МГц, вертикальна поляризація.
Тимчасовий інтервал між опорними імпульсами 20.3 мкс. Імпульс: SPI слідує за імпульсом F 2через 4,35 мкс. Усі імпульси мають тривалість 0,45 мкс. Тимчасові позиції сусідніх розрядів інформаційних імпульсів випливають через 1,45 мкс.
При запиті кодом Алітаковий відповідач передає умовний номер натуральним двійково-вісімковим чотирирозрядним кодом. Декадою Апередаються тисячі, У- сотні, З -десятки, D -одиниці. Кожна декада має три розряди, тому передача чисел 8 та 9 неможлива. Найбільша кількість, яка може бути передана – 7777, а загальна кількість чисел – 4096.
На рис. 5.10 зображено розташування інформаційних імпульсів
під час передачі умовного номера 7600, що відповідає повідомленню про відсутність радіозв'язку. Позиція, позначена Р- Резервна. Формування коду умовного номера можна пояснити таблицею 5.8.
За запитом відповідача кодом Зз борту повітряного судна передається інформація про барометричну висоту у футах із градацією через 100 футів
(30,48 м). Передача даних про висоту ведеться чотирма декадами з наступними градаціями в декадах:
D-32000 футів,
А - 4000 футів,
В-500 футів,
З – 100 футів.
Відлік висоти ведеться від залишкової – 1200 футів.
При передачі швидкозмінної інформації про висоту міжнародними нормами затверджено циклічний код Гіллхема, що є сукупністю тридекадного коду Грея і спеціального трирозрядного коду Гіллхема. Особливістю такого коду і те, що з сусідніх градацій висоти коди різняться у одному розряді, що зменшує ймовірність помилок при накладенні цифрових значень висоти.
Для передачі рефлексного коду Грея використовуються декади D, А, Всигналу у відповідь, для передачі спеціального трирозрядного коду-декаду С.
Для того, щоб десяткове число записати у вигляді натурального коду Грея, необхідно спочатку його представити натуральним двійковим кодом, а потім зрушити розряди двійкового числа на один розряд вправо (молодший розряд втрачається), а потім зробити порозрядне складання зрушеного і не зрушеного числа без перенесення з розряду у розряд. У цьому вважається, що 1+1=0. Дзеркальний код Грея створюється дзеркальним відображенням двох молодших розрядів натурального коду Грея та заміною у натуральних кодів Грея нульового старшого розряду на одиницю (у чисел 0, 1, 2, 3), а одиничного – на нуль (у чисел 4, 5, 6, 7) ). У таблиці 5.9 наведено названі коди.
Таблиця 5.9
Рефлексний код Грея будується в такий спосіб. Якщо попередніх сусідніх трьох позиціях вищого розряду переданого десяткового числа записано парне число, то наступних позиціях нижчого розряду десяткове число запишеться натуральним кодом Грея. Якщо записано непарне ЧІСЛО, використовується дзеркальний код Грея. Спеціальний рефлексний код, який використовується передачі молодших розрядів висоти, наведено у таблиці 5.10.
Для прикладу, розглянемо структуру сигналу у відповідь мрі кодуванні висоти 134480 футів. З урахуванням залишкової висоти 1200 футів необхідно на землю передати значення висоти 135680. Число градацій старшої декади Dвизначиться так:
135680ф: 32000ф = 4 (залишок 7680ф).
Число «4» записуємо в натуральному коді Грея (старшої декади немає, що відповідає нулю в попередніх розрядах): 110, причому D 1= l; D 2= l; D 4 = 0. Число градацій, яке необхідно записати у декаді А:
7680ф: 4000ф = 1 (залишок 3680ф).
Число "1" записуємо в тому ж натуральному коді Грея, оскільки в попередньому розряді записано парне число. Код дорівнюватиме 001 :А 1 = 0; А 2 = 0; А4 =1.
Число градацій у декаді В:
У сусідній декаді записано непарне число, тож у декаді Учисло «7» записується дзеркальним кодом Грея, а саме, 000: 1 =0; У 2 =0; 4 =0.
Відповідно до таблиці 5.10 180 футів відповідає десяткове число «2», враховуючи, що у сусідній декаді Узаписано непарне число, декаду З
слід кодувати спеціальним дзеркальним рефлексним кодом: 110. При цьому 1 =1; г =1; 4 =0.Структура інформаційного сигналу, в якому закодована висота 134 480 футів, зображена на рис. 5.11.
Для отримання числа, що означає висоту, необхідно користуватися спеціальними таблицями.
5.4. Дешифрація відповідної інформації
5.4.1. Дешифрація сигналів у режимі УВС
Вхідна інформація, що включає запитні коди і відповідні відеосигнали режимів УВС і RBS, з виходів відповідних коригувальних відеопідсилювачів надходить на входи трьох дешифраторів (рис. 5.13).
Склад оброблюваної інформації визначається структурою запитних кодів. Імпульси запитних кодів Р 1 і Р 3 надходять на дешифратор режимів, де відбувається їх декодування та формування відповідних стробів режимів А, В, З, D.
Ці строби є службовими для селектування певної інформації у відповідь. Вони надходять через плату пару на вихідні пристрої.
У платі сполучення здійснюється нормування службових сигналів ВРЛ та розподілення їх на пристрої апаратури.
Дешифратори УВС і RBS включають дешифратори координатних, ключових кодів, кодів «Бедство», «Знак», а також дешифратори інформації, що надходить з приймальних пристроїв ВРЛ.
Для обробки інформації від ВС, що знаходяться на незначному видаленні один від одного, дешифратори виконані як двоканальні, що дозволяє проводити декодування сигналів при накладенні кодів у відповідь.
Декодована координатна інформація очищається у фільтрі від несинхронних перешкод. Декодована інформаційна посилка ІКАО про висоту польоту, що передається у футах, перетворюється на метри і чинить так само, як і інформаційна посилка УВС, на вихідні пристрої. В режимі Аінформаційне посилання проходить на вихідні пристрої через перетворювач фути-метри без зміни.
Принцип дії дешифратора УВС
Дешифратор УВС (рис. 5.13) здійснює декодування координатного коду, коду «лихо», ключового коду, коду «Знак» та інформаційного слова, що видаються відповідачем при запиті кодами ЗК1 та ЗК2.
Дешифратор декодує поодинокі і переплетені коди у відповідь, утворені в результаті накладення двох відповідей для ВС, що близько летять, виправляє в посилці поодинокі і виявляє подвійні помилки. Оскільки кожен розряд інформаційного слова передається на двох позиціях, то можливе перетворення одиночних та подвійних помилок. Поодинокою помилкою вважається стирання або виникнення одного із символів у розряді інформаційного слова. Подвійною помилкою вважаються такі спотворення: стирання одного та виникнення іншого символу в розряді, утворення двох помилкових символів, стирання двох символів. Оскільки відповідач під час роботи кодами УВС кожен запит двічі видає інформаційне слово, то виявлення і виправлення помилок в дешифраторі УВС здійснюється запам'ятовування першого 20-разрядного слова та його порозрядне порівняння з однойменними позиціями другого слова.
Дешифратор УВС здійснює декодування ключового коду при одиночних відповідях за логікою «2 з 3», а при переплетених кодах у відповідь - за логікою «3 з 3», тобто. збігом будь-яких двох із трьох або трьох із трьох імпульсів ключового коду.
Вхідний сигнал у відповідь надходить на дешифратор кодів ДК1, в якому здійснюються його нормалізація за амплітудою і селекція за тривалістю. Інформаційне слово без затримки надходить у дешифратор інформації. Імпульси стирання забороняють проходження інформаційних імпульсів вихід плати ДК1. Після затримки на 6 мкс у ДК1 всі імпульси, що передують інформаційному слову, надходять на дешифратор кодів ДК2, де відбувається їхня додаткова затримка на 22 мкс, яка дозволяє здійснювати декодування координатного коду, коду «лихо» та ключового коду за логікою «3 з 3» . У дешифраторі кодів ДКЗ декодована координатна відмітка затримується ще на 16 мкс для суміщення з останнім імпульсом ключового коду. У разі поодиноких відповідей у платі ДКЗ здійснюється також декодування ключового коду за логікою «2 із 3», що дозволяє збільшити ймовірність декодування ключового коду при пригніченні одного із трьох імпульсів ключового коду.
Для декодування інформаційного слова служать кварцовий калібратор КК та дешифратор інформації ДІ. Декодований імпульс ключового коду з виходу дешифратора ДКЗ запускає кварцовий калібратор, що виробляє опорні імпульси частотою 4 МГц. З імпульсів кварцового калібратора формуються імпульси зсуву, що дозволяють виділити та записати в дешифраторі інформації лише інформаційне слово тривалістю 160 мкс. У пристрої контролю один раз на 10с формується контрольний текст, який обробляється дешифратором. Після аналізу виноситься рішення про стан дешифратора.
5.4.2. Дешифратор режиму міжнародного діапазону
До складу дешифратора каналу МД входять дешифратор режимів, де шляхом декодування запитних кодів формуються службові строби режимів, дешифратор інформації, що включає дешифратор аварійних кодів і імпульсів розпізнавання.
Функціональна схема дешифратора каналу МД представлена рис. 5.14. У платі дешифратора режимів, крім формування стробів режимів, проводиться декодування координатного коду шляхом затримки сигналу у відповідь і суміщення опорних імпульсів F 1і F 2.Збіг імпульсів F 1і F 2фіксується на схемі І1 де і відбувається утворення імпульсу декодованої координатної позначки (ДКО). Перед подачею на схему затримки імпульси вхідної інформації селектуються тривалістю в пороговому пристрої ПУта на рахункових тригерах розподільника Рперетворюються на перепади напруг. Це перетворення покращує умову проходження сигналу через вузькосмугову лінію затримки. ЛЗна 203 мкс. На виході ЛЗімпульси відновлюються за тривалістю і надходять на схему І1 і зсувні регістри дешифратора інформації.
Декодування запитних кодів здійснюється за принципом збігу імпульсів Р 1і Р 3запитних кодів, які відповідають режимам. Струби режимів формуються на тригерах Тг1...Тг4, які запускаються імпульсами декодованих запитних кодів, а нульовий стан повертаються імпульсом «Кінець дистанції».
У платі дешифратора координатних позначок ДКО провадиться логічна обробка КО. Двоканальна схема побудови ДКО і ДІ каналу МД дозволяє декодувати відповіді двох літакових відповідачів, інформаційні посилки яких взаємно наклалися. Виняток є випадком. коли інтервал між кодовими імпульсами першої та другої посилками дорівнює точно 1,45 мкс. У цьому випадку ДКО видає лише координатні позначки, а інформація у відповідь не обробляється. Схема аналізу у разі видає сигнал «Спотворення інформації» і блокує видачу сигналів «Зчитування» і «Ознака». Декодовані координатні позначки запускають дев'ятирозрядні лічильники Сч, причому схема управління включення СУВлічильників забезпечує запуск Сч1першої КО, а другий - останньої КО у їхній можливій серії на інтервалі 24,65 мкс. Лічильники за допомогою імпульсів кварцового генератора КГ, період проходження яких пропорційний 1,45 мкс, формують вихідну координатну позначку, а також послідовність стробуючих, зсувних та інших допоміжних імпульсів, які керують роботою дешифратора інформації. Вихідна координатна позначка (ВКО) каналу МД формується через 24,65 мкс (20,3+4,35 мкс) після запуску лічильника. Працюючи з суміщеними кодами ВКО знімається з останнього тригера лічильника через 37,7 мкс після його запуску, тобто. додатково затримується на 13 мкс і використовується у платі формувача каналу ОД длявироблення сигналів управління дешифратором вітчизняного капана Одночасно з ВКО формуються сигнали зчитування (перепису) та ознаки каналу. Імпульс зчитування аварії збігається за часом із ВКО 24,65 мкс. Імпульс зчитування SPI є ВКО 37,7 мкс, затриману додатково на 4,35 мкс. Сигнал «Перепис» дозволяє пересилати інформацію з регістру, що зсувається PCу регістр пам'яті РП ДІ.По суті ДІявляє собою перетворювач послідовного коду паралельний. З виходів регістрів пам'яті інформація поканально в паралельному коді надходить на дешифратор аварійних кодів ТАК,а також на перетворювач інформації "Фути-метри". Декодування аварійних кодів здійснюється на схемах збігу за наявності строба «Режимів А+»та імпульсу зчитування аварії. У блоці ДІ каналу МД передбачено накопичення декодованих імпульсів аварії протягом кількох зондувань для зменшення ймовірності хибної тривоги та подальшої видачі на вихідний пристрій сигналів аварії: 7700, 7600 та 7500.
Інформація про висоту у футах, що передається згідно з нормами ІКАО, в режимі Зкодом Гіллхема перетворюється в перетворювачі "Фути-метри" в метричну систему числення і подається у вигляді двійково-десяткового коду. Чотири канали перетворювача здійснюють координатний аналіз та обробку інформації, що надходить. У режимах Аі Уінформаційна посилка не піддається перетворенню.
Вихідна декодована координата додатково очищається від несинхронних перешкод у пристрої захисту, що є гребінчастим фільтром, налаштованим на частоти, кратні частоті повторення імпульсів запуску ВРЛ (рис. 5.15). Основу фільтра становлять два регістри зсуву Ргна 35
розрядів кожен і схеми збігу. Кожен розряд складається з двох осередків тригерної пам'яті: основної та проміжної. За допомогою тактових імпульсів вхідний сигнал просувається по регістрам зсуву, причому час затримки в кожному регістрі визначається генератором тактових імпульсів ГТІ,який запускається імпульсом генератора запуску ГЗ,збігається з початком відліку дальності, а зупиняється імпульсом лічильника Сч,відповідним кінцем періоду проходження запитних імпульсів ВРЛ. При логіці обробки 2/2 затриманий сигнал подається на схему збігу І з Рг1.При логіці обробки 2/3 затриманий на два періоди повторення сигнал знімається з виходу регістра Рг2.Сигнал «Керування очищенням» дозволяє блокувати фільтр. Дешифратор МД виконаний на чотирьох друкованих платах з використанням мікросхем 130, 133, 136 та 217 серій.
5.5. Дискретно-адресна система вторинної радіолокації
Існуюча система вторинної радіолокації має ряд недоліків, найбільш суттєвими з яких є:
Накладення сигналів у відповідь від повітряних суден, що мають близькі значення похилої дальності та азимуту;
Неправдиві відповіді на запити з бокових пелюсток ДНА;
Переображення сигналів від систем вторинної радіолокації «місцевих» предметів, що знаходяться поблизу (високостей, будівель і т.п.) ;
- насичення радіоканалу сигналами через прийом всіх відповідей на всі запити.
Кардинальним рішенням усунення недоліків є перехід до систем вторинної радіолокації з адресним запитом. У такій системі кожне повітряне судно має свій код адреси та відповідає на запит лише на свій код. При індивідуально-адресному запиті сигнал у відповідь випромінюватиме лише один відповідач, адреса якого вказана в запиті.
Дискретно-адресна система передбачає присвоєння кожному повітряному судну адресного коду. Наземна станція повинна містити в оперативному пристрої, що запам'ятовує, дані про адресний код і приблизне місце розташування всіх повітряних суден, що знаходяться в зоні виявлення ВРЛ. Для виявлення нових повітряних суден передбачено режим опитування всіх літаків. За посилкою наземна станція визначає оснащеність повітряного судна апаратурою DABS (Discrete address beacon system).Повітряне судно, яке має відповідач дискретно-адресної системи, в режимі опитування повідомляє свій адресний код. Наступний запит надсилатиметься лише за відповідною адресою, тому відповідачі, які мають інші адреси, на нього не відповідають. У наземній станції передбачається використання моноімпульсного методу радіолокації, що дозволить підвищити точність визначення азимуту об'єкта. Все це обумовлює зменшення перешкод у каналах запиту та відповіді, а також зменшити темп запиту.
Формат сигналів запиту адресної системи ВРЛ вибраний таким чином, щоб вона була повністю сумісна з наявною системою. Система має загальний та адресний коди запиту. Структура сигналу загального запиту зображено на рис. 5.16.
На загальний запит реагують відповідачі повітряних суден у будь-якому режимі. Інтервал ввідповідає режиму RBS, інтервал з- Режим УВС. Імпульс Р4використовується адресним відмітником для повідомлення запитача індивідуального коду.
Адресний запит (рис. 5.17) починається з преамбули, що складається з двох імпульсів, що сприймаються звичайними відповідачами як запит, що випромінюється з бокових пелюсток ДНА. Тому звичні відповідачі на адресний запит не відповідають. За преамбулою (або ключовим кодом) слідує інформаційний
сигнал, який містить 56 або 112 біт інформації, що передається відносною фазовою модуляцією. Модуляція фази високочастотної несучої забезпечує швидкість передачі даних 4 Мбіт/с, що дозволяє передати 112-бітове повідомлення за час, що відповідає блокуванню звичайних відповідачів. При відносній фазовій модуляції перший поворот фази є синхронізуючим. Кожен наступний поворот можливий із декретом 0,25
мкс. Для захисту адресного відповідача від прийому запитів з бокових пелюсток ДНА використовується імпульс придушення РS, який передається за допомогою антени, центрується щодо моменту перекидання синхрофази. Поява імпульсу Р5 при достатній амплітуді затінює перекидання синхрофази в адресному відповідачі, і внаслідок чого інформація не кодується,
Інформаційна частина сигналу запиту, що передається імпульсом Р6містить:
Дві тривалі посилки (1,25 та 0,5 мкс), призначені для підстроювання по фазі гетеродина бортового відповідача;
32 або 88 імпульсів для передачі запиту коду;
24 імпульс адреси запиту.
Код адреси має розряд, службовець виявлення помилки в коді шляхом перевірки його на парність. Код дозволяє створювати 223 (приблизно 16 млн.) індивідуальних запитів. Інформаційний сигнал передається за допомогою фа-зоманіпульованого сигналу. Символу «0» відповідає нульова фаза частоти, що несе, символу «1» - φ = 180°.
Адресна відповідь (рис. 5.18) складається з чотириімпульсної преамбули, що супроводжується послідовністю імпульсів, що містять 56 або 112 біт інформації.
Двійкові дані передаються зі швидкістю 1 Мбіт/с, причому інтервал 1 мкс відповідає кожному біту. Така швидкість передачі даних каналом «борт-земля» дозволяє генерувати відбиті імпульси в режимах УВС, RBS, S (адресний запит) одним передавачем. Якщо значення біта дорівнює одиниці, імпульс тривалістю 0,5 мкс передається і нерпою половині інтервалу, якщо нулю - в другій.
Чотирьохімпульсний ключ дозволяє легко розрізнити адресну відповідь від відповіді режимів УВС, RBS і розділити їх при взаємному накладенні. Вибір кодоімпульсної модуляції для передачі даних по каналу відповіді дозволяє забезпечити високу завадостійкість до заважають сигналів УВС, RBS, а також сприяє отриманню постійного числа імпульсів у кожному коді, що гарантує достатню енергію для точного моноімпульсного прийому.
До характеристик систем вторинної радіолокації, які працюють у режимі S (дискретно-адресний режим), висуваються жорсткіші вимоги. Обов'язковим є використання моноімпульсної обробки вимірювання азимуту повітряних суден. Допуск на нестабільність частоти становить ±0,01 МГц. Дискретно-адресні системи дозволяють ефективно працювати у зонах з інтенсивним рухом повітряних суден. Широкі перспективи таких систем обумовлені високою надійністю, великою пропускною здатністю цифрових ліній передачі.
Це обробка РЛІ від кількох РЛС джерел інформації. Необхідна з таких причин:
1. Підвищення надійності виявлення
2. Зняття геометричних обмежень на процес виявлення. Групова мета як одиночна і час виявлення досить мало, якщо РЛС розташоване на земній поверхні. ВКО працює з цілим масивом різнотипних цілей, починаючи від космічних цілей висота, далі головні частини балістичних ракет, далі повітряні цілі, крилаті ракети огинають профіль місцевості і нарешті це звані безпілотні літальні апарати.
3. Підвищення якості РЛІ
Нехай РЛС1 дає інформацію х 1 1 (мета №1 від РЛС1). а РЛС2 надасть інформацію x 2 1 (мета №1 від РЛС2). , т.к. час локації для будь-якої РЛС різний; вони перебувають у різних місцях - є помилки прив'язки до наземному становищу; Існують помилки алгоритмів обробки РЛІ.
Якщо кілька цілей: x 1 1 x 1 2 x 2 1 x 2 2 x 3 1 x 3 2 x 4 1 x 4 2 то для отримання ефективності від третинної обробки необхідно вирішити наступні завдання:
1. Завдання приведення до єдиної системи координат;
2. Завдання приведення до єдиної системи часу;
3. Завдання ототожнення (групування);
Розглянемо розв'язання цих завдань:
1. Приведення до єдиної системи координат.
Одна з РЛЗ – центральна. Необхідно знати l- Відстань між РЛС.
2. Приведення до єдиної системи часу.
t0-початковий час. - час локації РЛС1; - час локації РЛС2; . Використовуємо гіпотезу рівномірного прямолінійного руху та визначаємо. Тоді наведено єдину систему координат і часу. Отримуємо наведені позначки, це повідомлення, які включають координати, параметри прискорення, держ. приладдя, номер мети і т.д. У зв'язку з виникненням помилок потрібне групування (розпізнавання образів). Позначки рівні ніколи не будуть, хоч і старалася. Помилка залишиться.
3. Завдання ототожненняпозначок вирішується у два етапи:
1. грубе ототожнення
2. точне ототожнення
Грубе ототожнення.
В основі розв'язання задачі лежить припущення, що повідомлення (формуляри) про одну і ту ж мету від різних РЛС повинні мати однакові компоненти:
Вводять умову: ( визначається як вектор допустимих відхилень за всіма компонентами, k = 1,2,3 (коефіцієнт)).
k визначає ймовірність прийняття гіпотези:
гіпотеза 1: розбіжність формулярів через їх відмінності;
гіпотеза 2: розбіжність через помилки;
гіпотеза 1: Помилки перерахунку на лекції
гіпотеза 2: Різні цілі на лекції
Якщо задовольняє те гіпотеза 1, якщо не задовольняє гіпотеза 2. І так по кожній координаті, швидкості, загалом по всіх компонентах. Утворюється допустимий вектор дельта. Завдання вибору дельти суперечливе. Якщо дельти призначити великі, то можуть бути згруповані або ототожнені позначки від різних цілей, а якщо малої, то пропускатимуться позначки, що належать до тих самих цілей. Нормальний закон помилок. Якщо використовувати формулу для випередження дельти, то виходить, що хмара позначок ми прорядимо, виберемо якісь позначки, але залишиться велика сукупність відміток, які будуть самі по собі. Завдання грубого ототожнення це бла бла =)
Розмірність позначок скорочується, виникає необхідність точного ототожнення.
Точне ототожнення.
Динаміка зміни координат повітряної обстановки призводить до використання евристичних правил:
Правило 1. Якщо області допустимих відхилень отримані позначки від однієї РЛС, число цілей дорівнює числу позначок. Правило вважається справедливим, т.к. одна й та сама РЛС неспроможна видавати кілька відміток від однієї й тієї ж мети одночасно.
Правило 2. Якщо в області допустимих відхилень від будь-якої РЛС отримано по одній відмітці, то вважається, що вони належать до однієї і тієї ж мети. Правило вважається справедливим, т.к. малоймовірно, щоб РЛС могли б бачити свої цілі та не бачити чужі.
Правило 3. Якщо від будь-якої РЛС отримано за рівним числом відміток, то очевидно, що число цілей дорівнює числу відміток отриманої від однієї РЛС. Правило вважається справедливим, оскільки малоймовірним, що РЛС бачило б лише свої позначки і не бачила мети, які спостерігає сусідня РЛС.
Правило 4. Якщо від кількох РЛС отримано не однакову кількість відміток, то приймається, що та РЛС, яка дає максимальну кількість відміток, визначає найімовірнішу картину повітряної обстановки.
Правило 1:
Цілі не можуть бути згруповані.
