Вопрос № 2. «Интерфейс сопряжения КСА с РЛС с аналоговым выходом сигналов»

«Интерфейс сопряжения КСА с РЛС с аналоговым выходом сигналов»

(слайд № 112)

Основным типом РЛС с аналоговым выходом сигнала при сопряжении с КСА считаются радиолокационные станции, имеющие в своем составе датчик импульсов МАИ. В таком интерфейсе сопряжения можновыделить два основных канала:

канал сопряжения по синхросигналам;

канал сопряжения по информационным сигналам.

Структурная схема интерфейса приведена на (слайд № 113)

В общем виде задачу для интерфейса сопряжения можно поставить следующим образом: осуществить физическое согласование поступающих сигналов, "привязать" импульсы синхронизации вращения и дальности к синхроимпульсам КСА, и осуществить выделение полезных видеосигналов, их преобразование в цифровой код и сформировать кодограмму обмена ЭВМ.

(слайд № 114)

Задачу физического согласования сигналов решает устройство сопряжения со станциями (УСС). УСС предназначено для сопряжения аппаратуры КСА с РЛС по трактам видеосигналов, сигналов синхронизации по вращению и дальности, а также для коммутации и распределения видеосигналов, сигналов синхронизации по потребителям. Устройство сопряжения со станциями состоит из двухосновных каналов:

канала синхронизации по вращению и дальности и канала распределения видеосигналов.

Рассмотрим интерфейс сопряжения радиолокационных станций с КСА по тракту видеосигналов.

(слайд № 115)

В процессе сопряжения по тракту видеосигналов можно выделить три основных этапа интерфейса:

физическое согласование поступающих сигналов;

преобразование аналоговых сигналов в цифровыеи первичная обработка радиолокационной информации;

программное преобразование радиолокационной информации, полученной в полярной системе координат, в прямоугольную систему координат.

Сопряжение РЛС с КСА по информационным сигналам осущест­вляется по физическимканалам связи, выполненным с помощью высокочастотного кабеля типа РК. Сигналы поступают, через кабельную коробку ввода наблок размножения видеосигналов (БРВ) (слайд № 113)

Каждый из информационных сигналов: эхо, пеленг, опознавание поступает по отдельному кабелю РК. В блоке БРВ осуществляется согласование входного сопротивления блока с выходными усилителями РЛС, усиление полученных сигналов с помощью видеоусилителей коммутация и размножение данных сигналов по числу потребителей.

Рассмотрим более подробно тракт прохождения видеосигналов в блоке БРВ (слайд № 116) и назначение отдельных элементов.

В кабельной коробке ввода (КВ)решается вопрос стыка физической линии связи с аппаратурой КСА. Данный вопрос решается путем унификации типов кабельных разъемов, используемых дли выдачи данного видеосигнала в РЛС и накабельном вводе КСА или путёмпоставки в комплект аппаратуры соединительного кабеля между РЛС и КСА с разнотипными кольцевыми разъемами, соответствующими разъёмами на бортах. Более целесообразный путь- унификация кабельных разъёмов, так какэто снижает затраты на их производство и повышает возможности по ремонту аппаратуры.

Видеоусилитель (У1) решает задачу согласования входного сопротивления БРВ с выходным сопротивлением видеоусилителей РЛС. Во избежание выхода из строя выходных усилителей иуменьшения искажений на стыке входное сопротивление видеоусилителя должно быть равно или превышать выходное сопротивление видеоусилителя РЛС. Полоса пропускания и параметры усилителя должны обеспечить усиление сигнала до требуемого уровня без искажений формы сигнала. Выходное сопротивление видеоусилителя выбирается при разработке аппаратуры таким образом, чтобы обеспечить параллельное подключение последующих каскадов, замыкающихся на него.

Коммутация поступившего информационного сигнала на внутренние потребители КСА осуществляется с помощью ключевых элементов (Кл) Оператор с помощью пультов управления осуществляет выбор РЛС, от которой будет обрабатываться информации (Кл1), и дальнейший тракт обработки в КСА (КЛi). При этом на соответствующие ключевые элементы поступает управляющее напряжение "Вкл.Э", "Вкл.К", разрешающее прохождение сигналов через данный ключевой элемент.

Так как у поступивших информационных сигналов внутри КСА имеется не один, а несколько потребителей, то для обеспечения их параллельной работы в схему включается выходной усилитель (Уi). Его назначение - согласовать амплитуду сигнала и выходное сопротивление, для одновременного подключения всех потребителей. В большинстве случаев, для исключения влияния одного потребителя на другие и упрощений технических решений, для каждого потребителя предназначается свой выходной видеоусилитель.

Основными потребителями информационных сигналов в КСА являются устройство первичной обработки (УПО) и автоматизированные рабочие места (АРМ), количество которых значительно меняется взависимости от места установки и назначения КСА. Рассмотрим основные задачи интерфейса, решаемые в УПО.

(слайд № 117)

Устройство первичной обработки предназначено, для обнаружения эхо-сигналов, сигналов опознавания и пеленга, а также измерения координат источников этих сигналов, Для решения перечисленных задач в УПО от РЛС поступают:

видеосигналы - эхо, пеленг, опознавание;

сигналы синхронизации по запуску - импульсы запуска (ИЗ);

сигналы синхронизации по вращению - отметка Север и масштабные азимутальные импульсы.

В общем случав УПО включает три независимых канала:

Канал эхо-сигналов, канал пеленга, канал опознавания. Результатом первичной обработки информационных сигналов являются; координаты

обнаруженных локационных объектов; координаты источников сигнала опознавания, то есть координаты бортовых ответчиков, расположенных насвоих летательных аппаратах; пеленги на местоположение постановщиков помех.

Помимо основной задачи первичной обработки радиолокационной информации УПО обеспечивает интерфейс ввода аналоговой информации РЛС в ЭВМ. При решений данной задачи можно выделить два основных этапа. Задачей первого этапа является преобразование аналогового сигнала в цифровой код. Технически эта задача решается с помощью пороговых обнаружителей.

На начальном этапе обработки производится дискретизация зоны обнаружения РЛС по дальности и азимуту. Фрагмент такой дискретной зоны обнаружения приведен на (слайд № 118)

Каждому элементу дискретной зоны, обнаружения ставится в соответствие код "единицы" или "нуля" в зависимости от результатов превышения отраженного сигнала "установленный порог" (слайд № 119)

Дискретизация зоны обнаружения производится следующим образом. Для синхронизации по вращению антенны РЛС на счетчик текущего азимута в УПО подаются сигналы ССП отметка "Север" и МАИ. С приходом каждого следующего импульса МАИ значение азимута изменяется (увеличивается) на 5,27 минуты. Таким образом, ширина единичной дискретной зоны по

азимуту минуты. На каждом азимуте происходит излучение зондирующего сигнала РЛС и прием отраженных сигналов по всей дальности зоны обнаружения. Для синхронизации по дальности на УПО подаются импульсы запуска, импульсы конца дистанции и метки времени (тактовые импульсы). Импульс запуска используется единый вРЛС и КСА. В зависимости от того, где установлен генератор импульсов запуска, различают режимы синхронизации: внутренний (генератор ИЗ расположен в КСА) и внешний (используются ИЗ РЛС). Импульсы конца дистанции и тактовые импульсы (метки времени) вырабатываются по импульсу запуска в УПО или канале синхронизации по дальности в УСС. Период следования тактовых импульсов соответствует времени прохождения электромагнитным импульсом в пространстве расстояния, равного величине единичной дискретной зоне по дальности .

(слайд № 120)

Таким образом,

где - величина единичной дискретной зоны по дальности;

С - скорость распространения электромагнитных волн в пространстве,

ТТИ - период следований тактовых импульсов.

Выбор периода следования тактовых импульсов осуществляют с учетом двух основных требований. Во-первых, число тактовых импульсов (единичных зон по дальности) должно быть- минимальным, чтобы сократить число вычислений итем самым повысить скорость обработки информации. Во-вторых, во избежание потери полезней информации период следования тактовых импульсов не может быть больше длительности зондирующего импульса.

Таким образом, после проведения дискретизации, каждой точке зоны обнаружения РЛС можно поставить в соответствие цифровой код азимута и дальности. Дальнейшая обработка радиолокационной информации в УПО производится вцифровом виде. Результаты первичной обработки данной информации в виде координат воздушных объектов, пеленга или сигналов опознавания записываются в соответствующие регистры. Для выдачиданной информации в ЭВМ по магистральному каналу ее необходимо преобразовать всоответствующие кодограммы обмена. Информация о координатах воздушных объектов, отметок опознавания и пеленгах записывается а соответствующие регистры УПО (слайд № 121)

Схема управления выдачей информации производит опрос регистров и при наличии информации по каналу управления выдает запрос на выдачу информации (запрос на обмен) в устройство управления обменом ЭВМ. В соответствии со схемой приоритетов при освобожденииканала на схему управления выдачей и схему управления обменом с унифицированным адаптером сопряжения (УАС) выдается сигнал разрешения обмена. По этому сигналу схема управления выдачей информации запускает схему формирования синхроимпульсов и по заданной программе осуществляет перепись информации, хранящейся в регистрах УПО, в соответствующие разряды регистра канала. В регистре канала хранится одно слово типовой кодограммы обменас ЭВМ. После заполнения всех разрядов схема управления обменом с УАС выдает разрешение на выдачу первого слова в магистральный канал, а схема управления выдачей информации формирует следующее слово. После передами всех слов кодограммы схема

управления выдачей информации через схему управления обменом с УАС формирует в канал управления сигнал окончания обмена и установки регистров в исходное положение. Запись информации врегистр

канала иеё выдача в магистральный канал осуществляется по син­хроимпульсам, вырабатываемым схемой формирования СИ.

В канале сопряжения по синхросигналам можно выделить два

основных тракта прохождения сигналов синхронизации:

тракт синхронизации по вращению;

тракт синхронизации по дальности.

Тракт синхронизации по вращению обеспечивает выдачу место-

положения антенны РЛС (азимут направлениеглавного лепесткадиаграммы направленности антенны) в реальном масштабе времени на устройства КСА.

Знание истинного положения антенны необходимо для формирования информационной модели на устройствах отображения и проведения измерений координат воздушных объектов в устройстве первичной обработки информации.

Интерфейс канала синхронизации по вращению обеспечивает физическое согласование сигналов МАИ и ОС, поступающих с борта РЛС, их усиление иразмножение по числу потребителей. В РЛС старого парка сигналы МАИ и ОС не формируются. В этом случае на борт КСА поступают с РЛС сигналы синхронно следящего привода (ССП): трехфазное напряжение ССП канала грубого отсчета; трехфазное напряжение ССП каналаточного отсчета; опорное напряжение. Схема тракта синхронизации по вращению приведена на (слайд № 122)

Датчики МАИ и сельсин-датчики ССП жестко крепятся на антенне РЛС. Сигналы МАИ и ОС поступают в блок БСВД (блок синхронизации по вращению и дальности), размещенный а шкафу УСС. Блок БСВД имеет несколько одинаковых каналов, равных числу одновременно подключаемых к борту КСА радиолокационных станций. В каждом канале происходит усиление полученныхсигналов МАИ и ОС и их размножение по числу потребителей. Выбор работающих РЛС и каналов БСВД осуществляет оператор. Потребителями сигналов синхронизации по вращению являются: устройство первичной обработки сигналов (УПО), устройства отображений информации (УО), ЭВМ или спецвычислитель (СВ). Каждый из потребителей сигналов имеет в своем составе счетчик текущего положения антенны РЛС. На вход счетчика поступают сигналы МАИ, а сигналами ОС счетчик устанавливается в нулевое состояние.

При сопряжении с РЛС старого парка, не имеющих собственного датчика МАИ и ОС, сигналы ССП поступают в КСА на блок повторения вращения (БПВ-У), где происходит их преобразование в сигналы МАИ и ОС, а затем они выдаются в соответствующий канал БСВД, где обрабатываются так же как и сигналы поступившие с борта РЛС.

Для синхронизации работы аппаратуры КСА в блоке синхронизации по дальности (БСД) вырабатываются тактирующие импульсы (метки времени), Они вырабатываются высокостабильным генератором тактовой частоты, а требуемый период следования импульсов обеспечивается соответствующим делением частоты генератора

Для синхронизации по дальности с РЛС на борт КСА подаются импульсы запуска. В блоке БСВД происходит их усиление и размножение по потребителям, а в блоке БСД осуществляется их привязка к тактирующим импульсам (меткам времени).