Третичная обработка радиолокационной информации. Вторичная обработка радиолокационной информации Метод перебора в обработке радиолокационной информации

Предисловие к изданию на русском языке
Предисловие редактора
Предисловие
Список используемых обозначений
Глава 1. Введение
1.1. Цифровая обработка информации в РЛС
1.1.1. Классификация РЛС
1.1.2. Общие сведения о функциональных элементах РЛС
1.1.3. Принципы построения РЛС с сопровождением в режиме обзора
1.2. Обработка данных в РЛС с ФАР
1.2.1. ФАР с электронным сканированием
1.2.2. Использование ФАР в РЛС
1.2.3. Контроллер
1.2.4. Сопровождение целей с использованием ФАР
1.3. Обработка данных в сетях РЛС
1.3.1. Примеры радиолокационных сетей
1.3.2. Способы обработки данных
1.3.3. Двухпозиционные РЛС и сети двухпозиционных РЛС
1.4. Фильтры сопровождения
1.4.1. Общие положения теории систем
1.4.2. Теория статистической фильтрации
1.4.3. Применение теории фильтрации
1.5. Применение систем ЦОРИ в РЛС
1.5.1. Примеры применения ЦОРИ
1.6. Заключение
Глава 2. Математический аппарат теории оценивания и фильтрации
2.1. Введение в теорию оценивания
2.1.1. История вопроса
2.1.2. Основные определения
2.1.3. Классификация задач оценивания
2.1.4. Критерий наименьших квадратов
2.1.5. Критерий минимума средней квадратической ошибки
2.1.6. Критерий максимального правдоподобия
2.1.7. Критерий максимальной апостериорной вероятности (байесовский критерий)
2.2. Подробное рассмотрение оценивания по критерию минимума средней квадратической ошибки в параметрических задачах
2.2.1. Общее решение задачи оценивания по критерию минимума средней квадратической ошибки
2.2.2. Линейный оцениватель по критерию минимума средней квадратической ошибки
2.3. Оценивание по критерию минимума средней квадратической ошибки в динамических задачах
2.3.1. Модели систем
2.3.2. Фильтрация, экстраполяция и сглаживание
2.3.3. Линейная экстраполяция и фильтрация при оценивании по критерию минимума средней квадратической ошибки
2.4. Калмановская фильтрация
2.4.1. Дискретный калмановский фильтр и экстраполятор
2.4.2. Численный пример
2.4.3. Стационарный режим работы калмановского фильтра
2.5. Адаптивная фильтрация
2.5.1. Введение
2.5.2. Чувствительность и расходимость калмановского фильтра
2.5.3. Байесовские методы адаптивной фильтрации
2.5.4. Субоптимальные небайесовские адаптивные фильтры
2.6. Нелинейная фильтрация
2.6.1. Введение
2.6.2. Расширенный калмановский фильтр
2.6.3. Другие субоптимальные методы фильтрации
2.7. Заключение
Глава 3. Система сопровождения целей в режиме обзора
3.1. Введение
3.2. Принципы построения систем СЦРО
3.2.1. Структура файлов данных
3.2.2. Формирование и обновление карты отражений от местных предметов
3.3. Математические модели датчика и траектории цели
3.3.1. Система координат
3.3.2. Радиолокационные измерения
3.3.3. Модель цели
3.4. Фильтры сопровождения
3.4.1. Применение калмановского алгоритма
3.4.2. а-B-алгоритм
3.4.3. Двумерная задача
3.4.4. Адаптивный метод сопровождения маневрирующей цели
3.5. Привязка отметок к траекториям
3.5.1. Алгоритмы сопоставления и привязки отметок к траекториям
3.5.2. Форма и размеры корреляционных стробов
3.6. Методы завязки траектории
3.6.1. Характеристики алгоритмов завязки траектории
3.6.2. Метод скользящего окна
3.6.3. Пример применения алгоритма
3.6.4. Форма и размеры стробов завязки траектории
3.7. Заключение
Глава 4. Алгоритмы сопровождения
4.1. Введение
4.2. Основные особенности базового фильтра сопровождения
4.2.1. Подход Сингера
4.2.2. Полумарковский подход
4.2.3. Нелинейная фильтрация данных радиолокационных измерений
4.3. Адаптивная фильтрация при сопровождении маневрирующей цели
4.3.1. Алгоритм обнаружения маневра
4.3.2. Способы реализации адаптивности
4.4. Фильтрация в условиях отражений от местных предметов
4.4.1. Оптимальный байесовский подход
4.4.2. Субоптимальные алгоритмы
4.4.3. Совместная оптимизация обработки сигналов и радиолокационных данных
4.5. Фильтрация при наличии нескольких целей
4.5.1. Случай двух пересекающихся траекторий
4.5.2. Оптимальный и субоптимальный фильтры сопровождения
4.5.3. Сопровождение групповой цели (боевого порядка)
4.6. Сопровождение с использованием результатов измерений радиальной скорости
4.6.1. Сопровождение одиночной цели при отсутствии помех
4.6.2. Сопровождение одиночной цели на фоне отражений от местных предметов
4.6.3. Случай двух пересекающихся траекторий
4.6.4. Линейная обработка измерений радиальной скорости
4.7. Активное сопровождение с использованием фазированной антенной решетки
4.7.1. Адаптивное управление темпом обновления траектории
4.7.2. Сопровождение нескольких целей с использованием перекрывающихся последовательностей импульсов
4.8. Бистатические системы сопровождения
4.8.1. Структура фильтра сопровождения
4.8.2. Сравнительный анализ моностатической и бистатической РЛС
4.9. Заключение
Список литературы
Список работ, переведенных на русский язык
Дополнение. Новые методы обработки информации в пространстве состояний на основе теории оценивания (Юрьев А. Н., Бочкарев Л. М.)
Д.1. Общие вопросы фильтраций и оценивания
Д.2. Обнаружение и различение траекторий целей
Д.З. Сопровождение маневрирующей цели
Д.4. Сопровождение нескольких целей
Д.5. Сопровождение целей с использованием нескольких датчиков
Список литературы к дополнению

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Введение
• 2. Системы ЦОС
• 3. Оптоволокно

• 4. Гигабитный Ethernet(1000base-T)28
• 5. VPX стандарт
• Заключение
• Список литературы
• Введение
• Радиолокация - область радиоэлектроники, занимающаяся применением радиоволн для обнаружения, определения координат и измерения параметров движения различных объектов. Все объекты наблюдения в радиолокации называются целями. К ним относятся, например, корабли, самолёты, танки и др. Операции, выполняемые в радиолокации для обнаружения целей, измерения их координат и параметров движения, называются радиолокационным наблюдением.
• Структура радиолокационного канала. Она включает в себя собственно РЛС, носитель РЛС, среду распространения радиоволн, группу объектов, систему навигации и систему индикации и управления каналом (рис.%). Все эти элементы структуры участвуют в процессе обнаружения и определения характеристик заданных объектов.
• Группа объектов состоит из заданных объектов (целей), вспомогательных объектов (ориентиров), сопутствующих объектов (фона), объектов излучающих или переизлучающих помеховые сигналы (источников помех).
• Цели - заданные объекты, которые могут иметь различную физическую природу: воздушные цели (самолёты, ракеты, облака, дождь, турбулентности атмосферы и т.п.), наземные цели (скопление войск и отдельные виды техники, взлётные полосы аэродромов и сельскохозяйственные угодья, инженерные сооружения и дороги и т.п.), морские цели (корабли, ледовые поля, морская поверхность).
• Ориентиры - вспомогательные объекты, которые помогают решать основную задачу обнаружения и определения характеристик целей. Так, например, ориентир - объект с известными координатами - используется для высокоточного определения координат целей, расположенных вблизи от этого объекта. Фон - сопутствующие объекты, которые обычно препятствуют обнаружению целей. Так, если малоразмерная цель наблюдается на фоне подстилающей (земной) поверхности, то фон маскирует цель. Сигнал от фона намного превышает сигнал от цели, что требует особой системы обработки сигналов для подавления сигнала фона и выделения сигнала цели.

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Рисунок 1. Структура радиолокационного канала.
• радиолокационный канал оптический волокно
• Активные и пассивные источники помех являются объектами, которые излучают или переизлучают сигналы, мешающие обнаружению сигналов цели. Помехи обычно используются в процессе радиоэлектронной борьбы, однако они могут быть и непреднамеренными (естественными), например в виде излучения других радиопередающих устройств. Пассивные помехи создаются специальными отражателями (облака диполей, аэрозолей и других образований), отражения от которых маскируют сигналы целей.
• Среда распространения радиоволн - пространство между РЛС и объектом. Обычно считается, что электромагнитная волна от объекта до РЛС распространяется прямолинейно и с постоянной скоростью. Наличие неоднородности среды (коэффициента преломления) вносит ошибки в процесс измерения характеристик цели, а потери энергии вследствие поглощения в среде приводят к уменьшению дальности обнаружения целей. Поэтому при решении радиолокационных задач требуется учитывать характеристики среды распространения.
• РЛС - включает в себя собственно аппаратуру РЛС («железо») и программное обеспечение (ПО) работы РЛС. Аппаратура РЛС включает в себя следующие основные блоки:
• антенные и приёмо-передающие модули. Антенно-фидерные устройства модулей обеспечивают направленное излучение и приём радиоволн с учётом их поляризации. Передающие модули обеспечивают усиление, амплитудную и фазовую модуляцию радиочастотных колебаний. Приёмные модули обеспечивают малошумящее усиление и преобразование частоты принимаемых радиочастотных колебаний;
• синтезатор сигналов, который генерирует колебания заданной радиочастоты, частот модуляции и преобразования для приёмопередающих модулей;
• процессор обработки сигналов, выполняющий с помощью аналоговых и цифровых устройств заданный алгоритм обработки принимаемых колебаний (синтезирования апертуры);
• БЦВМ управления и обработки данных, обеспечивающая согласование работы и режимов всех устройств РЛС и носителя РЛС в соответствии с решаемой задачей, а также обработку данных с выхода сигнального процессора.
• Кроме перечисленных составных частей РЛС, в неё также входят устройства технической диагностики, источники питания, сеть распределения сигналов и коммутационные устройства.
• Система навигации снабжает необходимой информацией системы обработки сигналов управления.
• Система индикации и управления обеспечивает связь между оператором и РЛС с использованием устройств отображения информации интеллектуальных систем управления, реализуемых с помощью ЭВМ.
• Носитель РЛС выполняет не только транспортные функции, но и обеспечивает заданное пространственное положение РЛС (траекторию), исходя из задачи формирования требуемого пространственно-временного траекторного сигнала.
• В соответствии с заданным режимом работы синтезатор сигналов вырабатывает высокочастотные колебания несущей частоты зондирующего сигнала, а также частоты преобразования и модуляции сигналов.
• Излучённая электромагнитная волна, пройдя среду распространения от РЛС до объекта, формирует поле облучения объекта. В зависимости от свойств объекта и параметров поля облучения, характеризуемых функцией отражения объекта, формируется рассеянная объектом ЭМВ, распространяющаяся в сторону РЛС. Отражённая от объекта ЭМВ, пройдя среду распространения от объекта до РЛС, возбуждает поле на апертуре приёмных антенных модулей.
• Процессор обработки сигналов и БЦВМ выполняют заданные алгоритмы синтезирования апертуры, обнаружения, определения координат и распознавания цели, обеспечения помехозащищённости и другие алгоритмы. Полученные данные используются оператором и подаются в другие системы (разведка, оружие, оборона и т.п.).
• 1. Методы получения радиолокационной информации
• Носителями информации о целях являются принимаемые РЛ сигналы. Прием этих сигналов обеспечивается в результате вторичного излучения, переизлучения или собственного излучения радиоволн целью. Различают соответственно активную радиолокацию с пассивным ответом, активную радиолокацию с активным ответом и пассивную радиолокацию.
• Активная радиолокация с пассивным ответом основана на использовании эффекта вторичного излучения (отражения) радиоволн (рис. 1, а). Активный ее характер состоит в облучении цели мощными зондирующими колебаниями. Пассивным ответом на облучение является вторичное излучение радиоволн. Особенности вторичного излучения существенно влияют на характер этого метода радиолокации. На активную радиолокацию с пассивным ответом существенно влияет также и характер размещения приемной и передающей аппаратуры на позиции. Если приемная позиция совмещена с передающей, активное РЛ средство называют совмещенным.
• Совмещенное средство часто содержит одну антенну, коммутируемую поочередно на передачу и прием. Возможен разнос приемной и передающей позиций на расстояние d, называемое базой. Базы бывают не только постоянными d = const (рис. 1, б), но и переменными (рис. 1, в). Приемный пункт, например головка самонаведения (рис. 1, в), располагается на ракете, так что d = var. Наряду с однобазовыми (двухпозиционными) разнесенными активными РЛ средствами возможны многобазовые (многопозиционные). В связи с усложнением задач радиолокации интерес к разнесенным РЛ средствам в последнее время существенно возрастает.
• Рис. 1. Обобщенные структурные схемы, поясняющие сущность методов радиолокации.
• Активная радиолокация с активным ответом (вторичная радиолокация) позволяет получать надежную информацию о своих объектах (например, о кораблях, самолетах, танках и т. д.). Для этого их облучают (рис. 1, г) запросными (зондирующими) сигналами. На объектах устанавливают ответчики, т. е. приемопередатчики, переизлучающие принятые (излучающие ответные) сигналы. Несущие частоты, законы модуляции (коды) запросных и ответных сигналов могут изменяться в широких пределах. Это обеспечивает опознавание государственной принадлежности объектов («свой - чужой») и индивидуальное опознавание. Активный ответ широко применяется также в задачах УВД.
• Пассивная радиолокация использует собственные излучения элементов цели и их ближайшей окрестности. Излучения создают нагретые участки поверхности, связные, локационные и навигационные средства (обеспечения безопасности полета в том числе), средства РЭП, ионизированные образования различного вида. В общем случае средство пассивной радиолокации может быть размещено на одной (рис. 1, д) или нескольких разнесенных позициях. На принципах пассивной радиолокации работают, в частности, средства радиотехнической разведки излучений. Пассивные и активные РЛ средства могут составить единое целое - это будут активно-пассивные РЛК.
• Важное значение для активных и активно-пассивных СРЛ имеет характер зондирования пространства. Увеличивая отношение размеров антенны к длине волны, добиваются, как известно, высокой направленности антенн.
• Высокая направленность зондирующего излучения обеспечивает концентрацию его энергии, облегчая последующее выделение отраженных сигналов. Зондирование различных участков пространства часто проводится поэтому неодновременно, т. е. наряду с одновременным обзором участков пространства реализуется последовательный обзор. Поскольку колебания, излучаемые в каждом направлении, обычно модулированы во времени, законы модуляции для различных направлений не совпадают.
• В этом случае имеет место пространственно-временная модуляция зондирующих колебаний. Она достигается путем временнуй модуляции в передатчиках и перемещения характеристик направленности передающих антенн в пространстве. Возможные виды пространственно-временной модуляции обеспечивают последовательный обзор пространства по жесткой программе либо по гибкой - в зависимости от результатов текущих наблюдений. Для повышения оперативности обзора используют антенны с электрическим управлением положением луча типа ФАР. На параметры принимаемых РЛ сигналов и их использование для измерения координат целей влияют свойства среды, в которой распространяются радиоволны. Простейшим и основным является случай распространения в свободном пространстве, которое принято полагать: 1) однородным; 2) изотропным; 3) недиспергирующим. Это значит, что скорость распространения радиоволн: 1) одинакова для всех элементов этого пространства; 2) не зависит от направления распространения и поляризации волны; 3) не зависит от частоты колебаний (с? 3 10 8 м/с). Зондирующий и отраженный сигналы распространяются по прямолинейным траекториям без искажения своей формы. Времена запаздывания tз отраженных от точечных целей сигналов относительно зондирующих определяются для разнесенных (рис. 1, б) и совмещенных (рис. 1, а) РЛС соотношениями
• tз = (Д1 + Д2)/с и tз = 2Д/с.
• Дальность до цели кодируется тем самым во временной структуре принимаемых колебаний. Для совмещенных РЛС дальность однозначно определяется временем запаздывания:
• Дц = с tз/2.
• При использовании разнесенных пунктов приема или одной многоэлементной антенны можно говорить о пространственно-временнуй структуре принимаемых колебаний. Набор временных запаздываний характеризует не только дальности, но и угловые положения целей. При малом разносе приемных элементов (в пределах ФАР), когда разностью запаздываний огибающих сигналов до приемных элементов можно пренебречь, угловая координата цели находится по распределению начальных фаз принимаемых колебаний. С этим же распределением связано формирование ДНА. Вращая ДНА (сканируя), можно сравнительно просто измерять угловые координаты - азимуты и углы места целей, например, по максимуму отраженного сигнала (рис. 2, а), обеспечивать их угловое разрешение (рис. 2, б). Информация о различных угловых направлениях при одноканальном приеме поступает последовательно во времени, при многоканальном (когда характеристики рис. 2, б относятся к разным каналам приема) ее можно получать параллельно, практически одновременно.
• Рис. 2. Схема, иллюстрирующая принцип измерения угловых координат и разрешения целей
• Рис. 3. Структурная схема простейшей импульсной РЛС
• Реализацию принципов обнаружения целей, измерения их угловых координат и дальности поясним на примере структурной схемы простейшей активной импульсной РЛС с совмещенной приемопередающей антенной и одним приемным каналом (рис. 3). Важным элементом РЛС является синхронизатор, запускающий ее основные элементы. Зондирование короткими радиоимпульсами обеспечивает неодновременность приема и излучения. Это позволяет использовать общую антенну, коммутируемую антенным переключателем на передачу и прием.
• После излучения ЗС антенна соединяется с приемником. ИКО обеспечивает возможность обнаружения оператором вторичного излучения цели, измерения дальности до цели и ее угловых координат (азимута). Предусматривается использование цепей автоматики. Последние связывают индикаторное устройство с антенной, выдают информацию о текущем положении ДНА, а значит, угловых координатах целей, а также управление этой диаграммой (контур управления на рис. 3 не показан).
• В более общем случае прием может быть многоканальным, длительность сигнала не обязательно должна быть малой. Приемная и передающая антенны могут быть разделены (даже в совмещенной локации).
• Существенную роль в радиолокации играет фактор движения целей, вызывающий изменение временных запаздываний отдельных элементов, а значит, всей структуры сигналов. Так, радиальное движение цели относительно совмещенной импульсной РЛС: 1) изменяет запаздывание последовательно принимаемых импульсов; 2) приводит к известному из физики изменению несущей частоты - эффекту Доплера. Оба эффекта порознь могут использоваться для измерения радиальных скоростей цели и их скоростного разрешения. Как поясняется ниже, они - проявления эффекта трансформации сигнала за счет движения цели. Селекция по скорости широко используется для защиты от пассивных помех.
• При любом из методов радиолокации приходящие сигналы часто оказываются слабыми. Особенно это относится к активной радиолокации, где имеет место двукратное рассеяние энергии: на пути до цели и обратно. Для выделения слабых сигналов принимают ряд мер: увеличивают по возможности габариты передающей и приемной антенн, среднюю мощность зондирующих колебаний; применяют высокочувствительные (малошумящие) входные элементы радиоприемных устройств.
• 2. Системы ЦОС

Этап 1. Цифровая фильтрация и спектральный анализ

На этом этапе развития (1965--1975 гг.) основной предметной областью теории ЦОС были цифровая фильтрация и спектральный анализ (рис 2), причем оба направления рассматривались с общей позиции частотных представлений. Общей основой развивающихся направлений был синтез цифровых фильтров частотной селекции. Базовые положения теории ЦОС закладывались и апробировались фактически на теории дискретных систем и теории цепей с использованием известного к тому времени набора машинных алгоритмов и, прежде всего, алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ).

Рис 2 - основной предметной областью теории ЦОС

К числу основных проблем, получивших эффективное решение в эти годы, относятся: машинная аппроксимация функции передачи цифровых фильтров (ЦФ) в классе фильтров с конечной (КИХ-фильтров) и бесконечной (БИХ-фильтров) импульсной характеристикой, разработка алгоритмов высокоскоростной свертки и малошумящих структур БИХ-фильтров, построение цифровых спектроанализаторов на основе использования полосовых фильтров и алгоритма БПФ.

Возможности технической реализации цифровых фильтров и спектроанализаторов в этот период можно охарактеризовать как этап машинного моделирования в реальном времени с применением малых ЭВМ или специализированных устройств, построенных на ИС средней степени интеграции. Первые цифровые устройства с позиции сегодняшних представлений обладали низкой эффективностью и имели крайне ограниченное применение, связанное, как правило, с военными технологиями. Однако прогнозируемые успехи в области микроэлектроники и цифровой схемотехники вселяли надежду на скорое радикальное изменение подобного состояния дел.

Этап 2. Многоскоростная фильтрация и адаптивная обработка сигналов

В начале 70-х годов появляются первые однокристальные микропроцессоры (МП) - «провозвестники» новой волны компьютерной революции. Начинается новый этап становления техники ЦОС и компьютерных технологий.

Открываются новые возможности и возникают новые проблемы. Теория ЦОС входит в очередной этап своего развития, который условно можно ограничить периодом с 1975 по 1985 г. Именно в этот период формируются четыре основных взаимосвязанных направления современной теории ЦОС (рис.3).

Первое направление -- цифровая частотная селекция сигналов, закрепляет и систематизирует достижения в области проектирования цифровых полосовых фильтров и их наборов. Наиболее оригинальные работы в этом направлении были связаны с развитием теории многоскоростной обработки сигналов на основе эффектов прореживания по времени и по частоте.

Второе направление -- быстрые алгоритмы обработки сигналов, ориентировано на построение высокоскоростных алгоритмов ЦОС путем исключения «избыточности» операций преобразования и замены трудоемких операций умножения операциями сложения и сдвига (многочисленные модификации алгоритма БПФ и методы теоретико-числовых преобразований).

Третье направление -- адаптивная и оптимальная обработка сигналов, охватывает широкий спектр методов решения задач оптимальной фильтрации (фильтры Винера, Калмана и др.) и обработки сигналов в условиях априорной неопределенности о характере исследуемого динамического процесса.

Четвертое направление -- обработка многомерных сигналов и полей, является естественным развитием обработки одномерных сигналов на случай многомерных цифровых систем.

Указанные направления взаимосвязаны друг с другом, и эта взаимосвязь базируется как на общей математической основе, «питающей» все четыре направления, так и на прямом использовании основных положений и методов одних направлений в других.

Этап З. Оптимальное проектирование на сигнальных процессорах

В первой половине 80-х годов сначала фирма NEC (Япония), затем фирма TexasInstruments (США) объявило промышленном выпуске первых сигнальных процессоров mPD7720 и TMS32010 и тем самым ознаменовали открытие новой эры в технике ЦОС -- эры СБИС обработки сигналов. Новый класс микропроцессорных систем фактически представлял собой семейство однокристальных микро-ЭВМ, ориентированных внутренней архитектурой на высокоэффективную программно-аппаратную реализацию классических алгоритмов ЦОС. За относительно короткий промежуток времени -- 15 лет, цифровые процессоры обработки сигналов (ЦПОС) прошли несколько этапов развития. В конкурентную борьбу на рынке перспективных электронных технологий вступили такие фирмы, как Motorola, AnalogDevices, AT&T, SGS Thomson (США) и др. В результате интенсивных разработок в значительной степени выросли вычислительная производительность и внутренние ресурсы однокристальных ЦПОС, появились мощные программные и аппаратные средства поддержки микропроцессорных систем ЦОС. Уменьшение стоимости и расширение функциональных возможностей СБИС обработки сигналов способствовали широкому практическому использованию методов ЦОС в различных сферах научной и производственной деятельности человека.

Новый этап развития теории ЦОС (с середины 80-х годов) -- интенсивное внедрение методов обработки цифровых сигналов с применением однокристальных ЦПОС и многопроцессорных систем, построенных на их основе. Теория ЦОС, поступательно двигаясь во всех указанных выше направлениях, все в большей степени развивается в направлении практического использования в конкретных областях с учетом ограничений, накладываемых внутренними ресурсами применяемых сигнальных процессоров. Традиционно базовыми областями применения техники ЦОС остаются: цифровая обработка речи, звука, изображений, а также статистическая ЦОС в радиотехнике, связи и управлении. Но именно в этот период методы и техника ЦОС из сферы, как правило, военных технологий, переходят в сферу интенсивных коммерческих разработок.

Острая конкурентная борьба на рынке новых информационных и компьютерных технологий способствовала прорыву в области методологии и техники проектирования систем ЦОС, обеспечивающему значительное сокращение сроков разработок. Формулируется общая концепция оптимального автоматизированного проектирования систем ЦОС. Создаются мощные программные средства поддержки автоматизированного проектирования, начиная с этапа моделирования системы и заканчивая схемотехнической реализацией на сигнальных процессорах и СБИС обработки сигналов. К их числу относятся такие интегрированные оболочки, как MATLAB фирмы TheMathWorks, Inc., Hypersignal фирмы Нурегсерtion, Inc., пакеты по синтезу цифровых фильтров QEDesign фирмы MomentumDataSystems (США), DIFID и PICLOR фирмы «Радис, Лтд» (Россия) и др. Разработка многопроцессорных систем ЦОС, ориентированных на обработку потоков информации в темпе их поступления, потребовала создания специализированных программных средств управления -- операционных систем реального времени (ОСРВ), оптимизированных для систем ЦОС. Получили известность и широкое использование ОСРВ SPOX фирмы SpectromMicrosystems, Inc. (США) и Virtuoso фирмы EonicSystems, Inc. (Бельгия).

Этап 4. Однокристальные многопроцессорные системы и оптимальное проектирование на ПЛИС

Современный этап развития методов и техники обработки сигналов во второй половине 90-х годов определяется как новыми уникальными возможностями однокристальных многопроцессорных ЦПОС (семейство TMS320C80), так и применением архитектурно перепрограммируемых СБИС ЦОС на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Имея до 1 млн. логических вентилей на кристалле и работая на внутренней тактовой частоте до нескольких сотен мегагерц, ПЛИС обработки сигналов прочно занимают свою нишу между специализированными заказными СБИС и универсальными ЦПОС, интенсивно расширяя сферу применения перепрограммируемых СБИС ЦОС и вытесняя с рынка высоких технологий сигнальные процессоры.

Проектируемые на ПЛИС системы сочетают в себе сверхвысокую производительность заказных СБИС и высокую гибкость ЦПОС на уровне архитектурной адаптации к заданному классу алгоритмов, а также возможность размещения на одном кристалле ПЛИС всей структуры системы, включая нестандартную периферию. В тех случаях, когда проектируемая система должна быть ориентирована на решение сложных, разветвленных алгоритмов обработки в реальном времени на различных скоростях потоков входных данных, наивысшая эффективность достигается при совместном использовании ПЛИС и сигнальных процессоров.

Новая концепция построения системы ЦОС базируется на широком использовании потенциальных возможностей ПЛИС и методике оптимального проектирования, гарантирующей достижимость заданных показателей качества при минимальных аппаратных затратах. При этом акцент, по-прежнему, смещается в сторону прикладных систем, разработка и промышленное внедрение которых идут нарастающими темпами.

Вместе с тем и вопросы общей теории ЦОС не теряют своей значимости. К числу наиболее актуальных задач теории и техники ЦОС относятся:

Систематизация методов и алгоритмов обработки цифровых сигналов по различным направлениям и создание пакетов прикладных программ по автоматизированному проектированию систем ЦОС;

Разработка методики и пакетов прикладных программ оптимального проектирования систем ЦОС на сигнальных процессорах и ПЛИС;

Развитие новых концепций по основным направлениям теории ЦОС -- многоскоростная обработка, быстрые алгоритмы, адаптивная обработка, спектральное оценивание, частотно-временная обработка, вейвлетовские и фрактальные преобразования, нелинейная фильтрация, обработка многомерных сигналов и др.

3. Оптоволокно

Оптоволоконные линии предназначены для перемещения больших объемов данных на очень высоких скоростях. В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов. Это относительно надежный (защищенный) способ передачи, поскольку электрические сигналы при этом не передаются. Следовательно, оптоволоконный кабель нельзя вскрыть и перехватить данные, от чего не застрахован любой кабель, проводящий электрические сигналы. Кроме того, такие проблемы передачи информации по проводам как электромагнитные помехи, перекрестные помехи (переходное затухание) и необходимость заземления, полностью устраняются. Вдобавок, чрезвычайно уменьшается погонное затухание, позволяя протягивать оптоволоконные связи без регенерации сигналов на много большие дистанции, достигающие 120 км.

Оптическое волокно -- чрезвычайно тонкий стеклянный цилиндр, называемый жилой, покрытый слоем стекла, называемого оболочкой, с иным, чем у жилы, коэффициентом преломления. Иногда оптоволокно производят из пластика. Пластик проще в использовании, но он передает световые импульсы на меньшие расстояния по сравнению со стеклянным оптоволокном. Каждое стеклянное оптоволокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон с отдельными коннекторами. Одно из них служит для передачи, а другое -- для приема. Жесткость волокон увеличена покрытием из пластика, а прочность -- волокнами из кевлара. Оптоволоконный кабель идеально подходит для создания сетевых магистралей, и в особенности для соединения между зданиями, так как он нечувствителен к влажности и другим внешним условиям. Также он обеспечивает повышенную по сравнению с медью секретность передаваемых данных, поскольку не испускает электромагнитного излучения, и к нему практически невозможно подключиться без разрушения целостности. Недостатки оптоволокна в основном связаны со стоимостью его прокладки и эксплуатации, которые обычно намного выше, чем для медной среды передачи данных. Эта разница стала привычной, тем не менее, в последние годы она стала сглаживаться. Сама оптоволоконная среда только слегка дороже UTP категории 5. Но независимо от указанных преимуществ и недостатков применение оптоволокна приносит с собой другие проблемы, такие как процесс прокладки. Разводка оптоволоконного кабеля в основном ничем не отличается от укладки медного, но присоединение коннекторов требует принципиально иного инструмента и технических навыков.

Существуют два различных типа оптоволоконного кабеля:

многомодовый или мультимодовый кабель, более дешевый, но менее качественный;

одномодовый кабель, более дорогой, но имеет лучшие характеристики по сравнению с первым.

Суть различия между этими двумя типами сводится к разным режимам прохождения световых лучей в кабеле. В одномодовом кабеле практически все лучи проходят один и тот же путь, в результате чего они достигают приемника одновременно, и форма сигнала почти не искажается. Одномодовый кабель имеет диаметр центрального волокна около 1,3 мкм и передает свет только с такой же длиной волны (1,3 мкм). Дисперсия и потери сигнала при этом очень незначительны, что позволяет передавать сигналы на значительно большее расстояние, чем в случае применения многомодового кабеля. Для одномодового кабеля применяются лазерные приемопередатчики, использующие свет исключительно с требуемой длиной волны. Такие приемопередатчики пока еще сравнительно дороги и не долговечны. Однако в перспективе одномодовый кабель должен стать основным типом благодаря своим прекрасным характеристикам. К тому же лазеры имеют большее быстродействие, чем обычные светодиоды. Затухание сигнала в одномодовом кабеле составляет около 5 дБ/км и может быть даже снижено до 1 дБ/км. В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля искажается. Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки 125 мкм (это иногда обозначается как 62,5/125). Для передачи используется обычный (не лазерный) светодиод, что снижает стоимость и увеличивает срок службы приемопередатчиков по сравнению с одномодовым кабелем. Длина волны света в многомодовом кабеле равна 0,85 мкм, при этом наблюдается разброс длин волн около 30 - 50 нм. Допустимая длина кабеля составляет 2 - 5 км. Многомодовый кабель - это основной тип оптоволоконного кабеля в настоящее время, так как он дешевле и доступнее. Затухание в многомодовом кабеле больше, чем в одномодовом и составляет 5 - 20 дБ/км. Типичная величина задержки для наиболее распространенных кабелей составляет около 4-- 5 нс/м, что близко к величине задержки в электрических кабелях.

3.1 Стандарты оптических волокон

Если сравнивать многомодовые волокна между собой (рис. 2.1 а, б), то градиентное волокно имеет лучше технические характеристики, чем ступенчатое, по дисперсии. Главным образом это связано с тем, что межмодовая дисперсия в градиентном многомодовом волокне - основной источник дисперсии - значительно меньше, чем в ступенчатом многомодовом волокне, что приводит к большей пропускной способности у градиентного волокна. Одномодовое волокно имеет значительно меньший диаметр сердцевины по сравнению с многомодовым и, как следствие, из-за отсутствия межмодовой дисперсии, более высокую пропускную способность. Однако оно требует использования более дорогих лазерных передатчиков.

В ВОЛС наиболее широкое используются следующие стандарты волокон (табл. 2.1):

Таблица 2.1 Стандарты оптических волокон и области их применения

Многомодовое волокно	Одномодовое волокно
MMF 50/125 градиентное волокно	MMF 62,5/125 градиентное волокно	SF (NDSF) ступенчатое волокно	DSF волокно со смещенной дисперсией	NZDSF волокно с ненулевой смещенной дисперсией
	ЛВС (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet, FDDI, ATM)	Протяженные сети (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet, FDDI, ATM), магистрали SDH)	Сверхпротяженные сети, супермагистрали (SDH, ATM)	Сверхпротяженные сети, супермагистрали (SDH, ATM), полностью оптические сети

· многомодовое градиентное волокно 50/125 (рис. 2.1 а);

· многомодовое градиентное волокно 62,5/125 (рис. 2.1 б);

· одномодовое ступенчатое волокно SF (волокно с несмещенной дисперсией или стандартное волокно) 8-10/125 (рис. 2.1 в);

· одномодовое волокно со смещенной дисперсией DSF 8-10/125 (рис. 2.1 г);

· одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF (по профилю показателя преломления это волокно схоже с предыдущим типом волокна).

Рис. 2.1 а) Ступенчатое многомодовое волокно

Рис. 2.1 б) Градиентное многомодовое волокно

Рис. 2.1 в) Ступенчатое одномодовое волокно, г) Одномодовое волокно со смещенной дисперсией (DSF или NZDSF)

Большинство устройств волоконной оптики используют область инфракрасного спектра в диапазоне от 800 до 1600 нм в основном в трех окнах прозрачности: 850, 1310 и 1550 нм, рис. 2.8 . Именно окрестности этих трех длин волн образуют локальные минимумы затухания сигнала и обеспечивают бoльшую дальность передачи.

3.2 Разъемы оптических волокон

ST.Был разработан в 1985 году AT&T, ныне Lucent Technologies. Конструкция основана на керамическом наконечнике (феруле) диаметром 2, 5 мм с выпуклой торцевой поверхностью. Фиксация вилки на гнезде выполняется подпружиненным байонетным элементом (подобно разъемам BNC, использующимся для коаксиального кабеля). Разъемы ST - самый дешевый и распространенный в России тип. Он немного лучше, чем SC, приспособлен к тяжелым условиям эксплуатации благодаря простой и прочной металлической конструкции (допускает больше возможностей для применения грубой физической силы).

Как основные недостатки, можно назвать сложность маркировки, трудоемкость подключения, и невозможность создания дуплексной вилки.

SC. Был разработан японской компанией NTT, с использованием такого же, как в ST, керамического наконечника диаметром 2, 5 мм. Но основная идея заключается в легком пластмассовом корпусе, хорошо защищающим наконечник, и обеспечивающим плавное подключение и отключение одним линейным движением.

Такая конструкция позволяет достичь большой плотности монтажа, и легко адаптируется к удобным сдвоенным разъемам. Поэтому разъемы SC рекомендованы для создания новых систем, и постепенно вытесняют ST.

Дополнительно нужно отметить еще два типа, один из которых используется в смежной отрасли, а другой постепенно набирает популярность.

FC. Очень похож на ST, но с резьбовой фиксацией. Активно используется телефонистами всех стран, но в локальных сетях практически не встречается.

LC. Новый "миниатюрный" разъем, конструктивно идентичный SC. Пока достаточно дорог, и для "дешевых" сетей его применение бессмысленно. Как главный аргумент "за" создатели приводят большую плотность монтажа. Это достаточно серьезный довод, и в отдаленном (по телекоммуникационным меркам) будущем вполне возможно, что он станет основным типом.

3.3 Передача информации по оптоволокну

Если сравнивать с другими способами передачи информации, то порядок величин Тбайт/с просто недостижим. Еще один плюс таких технологий -- это надежность передачи. Передача по оптоволокну не имеет недостатков электрической или радиопередачи сигнала. Отсутствуют помехи, которые могут повредить сигнал, и нет необходимости лицензировать использование радиочастоты. Однако не так много людей представляют себе, как вообще происходит передача информации по оптоволокну, и тем более не знакомы с конкретными реализациями технологий. Мы рассмотрим одну из них -- технологию DWDM (dense wavelength-division multiplexing).

Вначале рассмотрим, как вообще передается информация по оптоволокну. Оптоволокно -- это волновод, по которому распространяются электромагнитные волны с длиной волны порядка тысячи нанометров (10-9 м). Это область инфракрасного излучения, не видимого человеческим глазом. И основная идея состоит в том, что при определенном подборе материала волокна и его диаметра возникает ситуация, когда для некоторых длин волн эта среда становится почти прозрачной и даже при попадании на границу между волокном и внешней средой большая часть энергии отражается обратно внутрь волокна. Тем самым обеспечивается прохождение излучения по волокну без особых потерь, и основная задача -- принять это излучение на другом конце волокна. Конечно, за столь кратким описанием скрывается огромная и трудная работа многих людей. Не надо думать, что такой материал просто создать или что этот эффект очевиден. Наоборот, к этому нужно относиться как к большому открытию, так как сейчас это обеспечивает лучший способ передачи информации. Нужно понимать, что материал волновода -- это уникальная разработка и от его свойств зависит качество передачи данных и уровень помех; изоляция волновода разработана с учетом того, чтобы выход энергии наружу был минимален.

Одной из относительно новых технологий передачи данных является Fiber Channel.

Технология Fiber Channel основывается на применении оптического волокна в качестве среды передачи данных. Наиболее часто встречающимся применением этой технологии в настоящее время являются высокоскоростные сетевые устройства хранения данных (SAN - Storage Area Networks). Такие устройства используются для построения высокопроизводительных кластерных систем. Технология Fiber Channel изначально создавалась как интерфейс, обеспечивающий возможность высокоскоростного обмена данными между жесткими дисками и процессором компьютера. Позже стандарт был дополнен и сейчас определяет механизмы взаимодействия не только систем хранения данных, но и способов взаимодействия нескольких узлов кластерной системы между собой и средствами хранения данных.

Технология Fiber Channel имеет несколько преимуществ по сравнению с другими средами передачи данных, важнейшим из которых является скорость. Технология Fiber Channel обеспечивает скорость передачи данных 100 Мбит/с. Вторым важным преимуществом является возможность передачи сигнала на очень большие расстояния. Обмен данными с использованием светового сигнала вместо электрического обеспечивает возможность передачи информации на расстояния до 10-20 км без использования повторителей (при применении одноволнового кабеля). Третьим преимуществом технологии Fiber Channel является полный иммунитет к электромагнитным помехам. Это качество позволяет активно использовать оптическую среду передачи даже в производственных помещениях с большим количеством электромагнитных помех. Четвертое преимущество состоит в полном отсутствии излучения сигнала в окружающую среду, что дает возможность применения Fiber Channel в сетях с повышенными требованиями к безопасности обрабатываемых и хранимых данных.

Основным недостатком технологии Fiber Channel является ее стоимость: оптический кабель со всеми сопутствующими его использованию разъемами и способами монтажа является существенно более дорогим, чем медные кабели.

4. Гигабитный Ethernet(1000base-T)

Разработка стандартов Гигабитного Ethernet привела к спецификациям для медного кабеля UTP, однорежимного волокна и многорежимного волокна. В сетях Гигабитного Ethernet биты транспортируются за долю того времени, которое они занимают в сетях на 100 Мбит/с и 10 Мбит/с. В сигналах, проходящих быстрее, биты становятся более восприимчивыми к шуму, и поэтому синхронизация является критической. Вопрос производительности основан на том, как быстро сетевой адаптер или интерфейс могут изменять уровни напряжения и насколько достоверно это изменение напряжения может быть обнаружено на расстоянии в 100 метров на принимающем адаптере NIC или интерфейсе.

1000 Мбит/с - Гигабитный Ethernet

На этих более высоких скоростях, кодирование и декодирование данных является более сложным. Гигабитный Ethernet использует два отдельных шага кодирования. Передача данных более эффективна, когда используются коды для представления потока битов. Кодирование данных позволяет синхронизацию, эффективное использование полосы пропускания и улучшенных характеристик отношения сигнал-шум.

Ethernet 1000BASE-T обеспечивает полнодуплексную передачу, используя все четыре пары в кабеле Категории 5 или более позднего UTP. Гигабитный Ethernet по медному проводу позволяет увеличение скорости со 100 Мбит/с на одну пару проводов до 125 Мбит/с на пару проводов, или 500 Мбит/с для всех четырех пар. Каждая проводная пара переносит сигналы в полном дуплексе, удваивая 500 Мбит/с до 1000 Мбит/с.

1000BASE-T использует кодирование строки 4D-PAM5, чтобы получить пропускную способность данных в 1 Гбит/с. Эта схема кодирования позволяет передачу сигналов по четырем проводным парам одновременно. Она преобразовывает 8-разрядный байт данных в одновременную передачу четырех кодовых знаков (4D), которые отправляются по носителю, по одному на каждой паре, в виде сигналов, Модулируемых с Амплитудой Импульса 5-го уровня (PAM5). Это означает, что каждый символ соответствует двум битам данных. Поскольку информация перемещается одновременно по четырем путям, схема должна разделять фреймы в передатчике и повторно собирать их в приемнике. Рисунок показывает представление схемы, используемой в Ethernet 1000BASE-T.

1000BASE-T позволяет передачу и прием данных в обоих направлениях - на одном и том же проводе и одновременно. Этот поток трафика создает постоянные коллизии на проводных парах. Эти коллизии приводят к сложным шаблонам напряжения. Гибридные схемы, обнаруживающие сигналы, используют сложные методы, такие как эхоподавление, Прямая коррекция ошибок (FEC) Уровня 1 и разумный выбор уровней напряжения. Используя эти методы, система достигает пропускной способности в 1 гигабит.

Чтобы помочь с синхронизацией, Физический уровень инкапсулирует каждый фрейм с разделителями начала потока и конца потока. Синхронизация цикла поддерживается непрерывными потоками символов IDLE (неактивен), отправляемых на каждую проводную пару во время межкадрового интервала.

В отличие от большинства цифровых сигналов, где обычно есть несколько дискретных уровней напряжения, 1000BASE-T использует множество уровней напряжения. В неактивные периоды на кабеле находятся девять уровней напряжения. Во время передачи данных на кабеле находятся до 17 уровней напряжения. С таким большим количеством состояний, объединенных с эффектами шума, сигнал на проводе больше походит на аналоговый, чем на цифровой. Подобно аналоговой, система более восприимчива к шуму из-за проблем с обжатием и кабелем.

Преимущества Gigabit Ethernet Чтобы поддерживать возрастающие потребности в производительности сети, Gigabit Ethernet включает расширения, касающиеся быстрых волоконно-оптических соединений на физическом уровне (Physical Layer). Это обеспечивает десятикратное увеличение MAC (Media Access Control) на уровне данных (Data Layer), для того чтобы поддерживать видео-конференции и другие приложения с интенсивным трафиком. Gigabit Ethernet является совместимым с наиболее популярной сетевой архитектурой, Ethernet. В 1996 году, согласно научно-исследовательским прогнозам IDC, более 80% вычислительных сетей использовали Ethernet. Ожидается, что преобладание Ethernet продолжится и после 1998 года, особенно если этот совместимый и масштабируемый стандарт перейдет на гигабитовые скорости. В дополнение к широкому выбору на рынке продуктов и производителей это преобладание привело к устойчивым снижениям цен на аппаратные средства Ethernet.

Устойчивое снижение стоимости продуктов Ethernet и Fast Ethernet. Аналогичные тенденции ожидаются в отношении продуктов для Gigabit Ethernet. (Dell Oro Group) Информационно-Технологические отделы компаний, применяющие Fast Ethernet, и в конечном счете Gigabit Ethernet, для увеличения сетевой производительности увидят:

· Возрастающий уровень сетевой производительности, включая локализацию трафика и высокоскоростную межсегментную передачу данных

· Повышение масштабируемости сети -- это позволит легко добавлять пользователей и управлять сетью.

· Снижение, с течением времени общей стоимости аппаратных средств.

5. VPX стандарт

VPX -- новая архитектура встраиваемых систем для жестких условий применения, основанная на современных высокоскоростных последовательных межсоединениях. Стандарт VPX исторически является продолжателем известного стандарта VME, который широко используется при проектировании электроники военного назначения. На сегодняшний день стандарт VME морально устарел, хотя по-прежнему используется рядом компаний в качестве основы для новых разработок. То же самое можно сказать о распространенном стандарте PICMG 2, использующем шину данных CompactPCI . Главная причина, по которой эти стандарты являются сейчас неактуальными, -- низкая пропускная способность используемых параллельных шин данных (для VME64 -- 40 Мбайт/с). В первую очередь, такие низкие показатели не удовлетворяют потребностям приложений, связанных с 126 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2012 обработкой визуальной информации, а также обработкой данных в широкополосных радиолокационных станциях (РЛС). Кроме того, платы формата 6U (160233 мм) характеризуются недостаточной жесткостью, низкими механическими резонансными частотами и неудовлетворительно работают в условиях сильных вибраций. Основной технологией, позволяющей на сегодняшний день передавать данные на высокой скорости как в пределах одного крейта (корпуса с набором плат), так и между несколькими удаленными устройствами, являются высокоскоростные последовательные трансиверы (приемопередатчики). Такими приемо-передающими устройствами сегодня снабжается все большее число полупроводниковых вычислительных приборов: интегральных микросхем программируемой логики (FPGA), цифровых сигнальных процессоров (DSP), АЦП, ЦАП и др. Дифференциальный способ передачи сигнала, высокая мощность передатчиков, применение различного рода эквалайзеров, компенсирующих искажения сигнала, трехмерные технологии проектирования кристалла позволяют осуществлять передачу данных на скорости до 28 Гбит/с по одной проводной паре. Объединение нескольких высокоскоростных трансиверов позволяет получить скорость передачи 100 Гбит/с и выше по одной шине данных. В настоящее время технология 100 Гбит/c уже является стандартной и предлагается ведущими производителями микросхем (Xilinx, Altera, Texas Instruments), что называется, «под ключ» . Производители предоставляют сведения об особенностях проектирования печатных узлов, дают рекомендации по отладке, предоставляют методики верификации таких проектов, а также обеспечивают их достаточно полную программную поддержку. Возникший разрыв в технологии передачи данных между современными чипами и модулями специального назначения внутри крейтов был учтен при разработке стандартов VPX, VPX REDI и OpenVPX . Требуемая скорость передачи данных в стандарте VPX обеспечивается в первую очередь применением разъемов, специально рассчитанных на передачу высокоскоростных дифференциальных сигналов, которые используются для связи между ячейками устройства с объединительной платой (так называемый бэкплейн).

Такие разъемы представляют собой набор небольших угловых печатных плат (так называемые вафли), объединенных в стек с помощью пластикового держателя. На печатных платах нанесены рисунки проводников различной конфигурации в зависимости от назначения разъема: сигнальные разъемы с дифференциальными или несимметричными дорожками; силовые разъемы с широкими слоями проводящей меди. Ответная часть разъемов, устанавливаемая на бэкплейн, представляет собой набор пружинных контактов, размещаемых в пластиковый держатель. Сигнальные разъемы стандарта VPX имеют гарантированное волновое сопротивление (100 или 50 Ом), что обеспечивается соответствующей конфигурацией проводников и печатной платы разъема. Это позволяет соблюсти условия целостности сигнала при его прохождении от ячейки к ячейке через две пары межсоединений. Силовые разъемы VPX выполняются по технологии изготовления печатных плат из заготовок с толстыми пленками меди (от 75 мкм), что обеспечивает токовую нагрузку до 36 А на разъем, содержащий три силовых «вафли». Таким образом, в устройствах стандарта VPX достигается поддержка энергетически емких быстродействующих цифровых и цифраналоговых схем. Следует также отметить, что обладая хорошими электрическими характеристиками, разъемы VPX имеют высокий уровень виброустойчивости и достаточную механическую прочность. Это достигается как за счет конструкции самих разъемов, так и за счет применения продуманной системы направляющих штырей. При разработке стандарта проведены многочисленные испытания на устойчивость к механическим, температурным, химическим и другим воздействиям, подтвердившие высокую стабильность электрических свойств соединителей.

Не менее значимым фактором в обеспечении скоростных соединений между модулями имеют характеристики объединительной платы. Стандарты VPX предполагают организацию модульных меж- соединений по бэкплейну с помощью высокоскоростных последовательных линий. Существует три типа организации линий передачи данных: одиночные каналы UTP (Ultra-thin Pipe), сдвоенные («тонкие») каналы TP (Thin Pipe) и счетверенные («толстые») каналы FP (Fat Pipe). Каждый канал предусматривает работу как в дуплексном, так и в полудуплексном режимах. Максимальная битовая скорость передачи данных по каждой проводной паре, предусмотренная стандартом, составляет 6 Гбит/с.

Заключение

Стремление увеличить дальность действия привело к тому, что радиолокация, как и многие другие области техники, пережила эпоху «гигантомании». Создавались все более мощные магнетроны, антенны все больших размеров, устанавливавшиеся на гигантских поворотных платформах. Мощность РЛС достигла 10 и более мегаватт в импульсе. Более мощные передатчики создавать было уже физически невозможно: резонаторы и волноводы не выдерживали высокой напряженности электромагнитного поля, в них происходили неуправляемые разряды. Появились данные и о биологической опасности высококонцентрированного излучения РЛС: у людей проживающих вблизи РЛС наблюдались заболевания кроветворной системы, воспаленные лимфатические узлы. Со временем появились нормы на предельную плотность потока СВЧ энергии, допустимые для работы человека (кратковременно допускается до 10 мВт/см2).

Новые требования, предъявляемые к РЛС, привели к разработке совершенно новой техники, новых принципов радиолокации. В настоящее время на современных РЛС импульс посылаемый станцией представляет собой сигнал, закодированный по весьма сложному алгоритму (наиболее распространен код Баркера), позволяющий получать данные повышенной точности и ряд дополнительных сведений о наблюдаемой цели. С появлением транзисторов и вычислительной техники мощные мегаваттные передатчики ушли в прошлое. На их смену пришли сложные системы РЛС средней мощности объединенные посредством ЭВМ. Благодаря внедрению информационных технологий стала возможна синхронная автоматическая работа нескольких РЛС. Радиолокационные комплексы постоянно совершенствуются, находят новые сферы применения. Однако есть еще масса неизученного, поэтому эта область науки еще долго будет интересна физикам, математикам, радиоинженерам; будет объектом серьезных научных работ и изысканий. Развитие современной науки и техники невозможно представить себе без применения радиолокации, которая используется и в исследовании космоса, и в навигации воздушных и морских судов, и в военной технике (для обнаружения цели и наведения ракет на цель).

Список литературы

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Радиолокация/

2. http://www.twirpx.com/file/989969/

3. http://learndsp2012.tom.ru

Подобные документы

Параметры оптических волокон. Методы измерения затухания, длины волны, расстояний, энергетического потенциала, дисперсии и потерь в волоконно-оптических линиях связи. Разработка лабораторного стенда "Измерение параметров волоконно-оптического тракта".

дипломная работа , добавлен 07.10.2013


Наука и техника, объединяющие методы обнаружения и измерения координат. Расстояние радиоволн к объекту, виды радиолокации и применение её во всех сферах деятельности. Радар и его собственный зондирующий импульс. Дистанционное принятие радиоволн.

презентация , добавлен 08.11.2011


Анализ методов обнаружения и определения сигналов. Оценка периода следования сигналов с использованием методов полных достаточных статистик. Оценка формы импульса сигналов для различения абонентов в системе связи без учета передаваемой информации.

дипломная работа , добавлен 24.01.2018


Вариант применения персональных компьютеров (ПК) для решения задач вторичной обработки радиолокационной информации. Сравнительный анализ используемых и предлагаемых алгоритмов. Схемы устройств для сопряжения ПК с цифровой станцией 55Ж6; расчет затрат.

дипломная работа , добавлен 27.06.2011


Создание макета стенда. Изучение эффекта модуляции светового потока внешним акустическим полем. Хищение цифровой информации, методы подсоединения к оптоволокну. Сущность расчетного метода оценки разборчивости речи. Защищенность штатного переходника.

дипломная работа , добавлен 18.11.2013


Импульсный, частотный и фазовый методы измерения дальности. Авиационный комплекс радиолокационного обнаружения на самолете Ан-71. Выбор микроконтроллера, супервизора питания, блока индикации, тактового генератора и источника стабилизированного питания.

курсовая работа , добавлен 13.02.2012


Меры противодействия информационным угрозам. Акустические и виброакустические каналы утечки речевой информации. Разновидности радиолокационной разведки. Классификация методов и средств защиты информации от радиолакационных станций бокового обзора.

презентация , добавлен 28.06.2017


Измерения при технической эксплуатации волоконно-оптических линий передачи, их виды. Системы автоматического мониторинга волоконно-оптических кабелей. Этапы эффективной локализации места повреждения оптического кабеля. Диагностирование оптических волокон.

контрольная работа , добавлен 12.08.2013


Стандартные, альтернативные, перспективные методы измерения длины световода для волоконно-оптических систем связи и передачи информации. Анализ метрологических характеристик методов и средств измерения длины световода. Рефлектометрия во временной области.

дипломная работа , добавлен 25.12.2015


Обзор конструктивных особенностей и характеристик лазеров на основе наногетероструктур. Исследование метода определения средней мощности лазерного излучения, длины волны, измерения углов расходимости. Использование исследованных средств измерений.

Это обработка РЛИ от нескольких РЛС источников информации. Необходима по следующим причинам:

1. Повышение надежности обнаружения

2. Снятие геометрических ограничений на процесс обнаружения. Групповая цель как одиночная и время обнаружения достаточно мало если РЛС расположено на земной поверхности. ВКО работает с целым массивом разнотипных целей, начиная от космических целей высота, далее головные части баллистических ракет, далее воздушные цели, крылатые ракеты огибают профиль местности и наконец это так называемые беспилотные летательные аппараты.

3. Повышение качества РЛИ

Пусть РЛС1 дает информацию x 1 1 (цель №1 от РЛС1). а РЛС2 даст информацию x 2 1 (цель №1 от РЛС2). , т.к. время локации для любой РЛС разное; они находятся в разных местах - существуют ошибки привязки к наземному положению; существуют ошибки алгоритмов обработки РЛИ.

Если несколько целей: 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 получения эффективности от третичной обработки необходимо решить следующие задачи:

1. Задача приведения к единой системе координат;

2. Задача приведения к единой системе времени;

3. Задача отождествления (группирование);

Рассмотрим решение этих задач:

1. Приведение к единой системе координат .

Одна из РЛС - центральная. Необходимо знать l - расстояние между РЛС.

2. Приведение к единой системе времени .

t0- начальное время. - время локации РЛС1, - время локации РЛС2; . Используем гипотезу равномерного прямолинейного движения и определяем . Тогда из приведено к единой системе координат и времени. Получаем приведенные отметки, это донесения, которые включают в себя координаты, параметры ускорения, гос. принадлежности, номер цели и т.д. В связи с возникновением ошибок необходимо группирование (распознавание образов). Отметки равны не будут никогда, хоть и старалась. Ошибка останется.

3. Задача отождествления отметок решается в два этапа:

1. грубое отождествление

2. точное отождествление

Грубое отождествление.

В основе решения задачи лежит предположение, что донесения (формуляры) об одной и той же цели от разных РЛС должны иметь одинаковые компоненты:

Вводят условие: ( определяется как вектор допустимых отклонений по всем компонентам , k = 1,2,3 (коэффициент)).

k определяет вероятность принятия гипотезы:

гипотеза 1: несовпадение формуляров в силу их различия;

гипотеза 2: несовпадение в силу ошибок;

гипотеза 1:Ошибки пересчета на лекции

гипотеза 2: Разные цели на лекции

Если удовлетворяет то гипотеза 1, если не удовлетворяет то гипотеза 2. И так по каждой координате, скорости, в общем по всем компонентам. Образуется вектор дельта допустимое. Задача выбора дельты противоречивая. Если дельты назначить большие, то могут быть сгруппированы или отождествлены отметки от разных целей, а если малой, то будут пропускаться отметки, принадлежащие одним и тем же целям. Нормальный закон ошибок. Если использовать формулу для опеределния дельты, то получается что облако отметок мы прорядим, выберем какие-то отметки, но останется большая совокупность отметок, которые будут сами по себе. Задача грубого отождествления это бла бла =)

Размерность отметок сокращается, возникает необходимость точного отождествления.

Точное отождествление.

Динамика изменения координат воздушной обстановки приводит к использованию эвристических правил:

Правило 1. Если в области допустимых отклонений получены отметки от одной РЛС, то число целей равно числу отметок. Правило считается справедливым, т.к. одна и та же РЛС не может выдавать несколько отметок от одной и той же цели в один момент.

Правило 2. Если в области допустимых отклонений от любой РЛС получено по одной отметке, то считается, что они принадлежат одной и той же цели. Правило считается справедливым, т.к. маловероятно, чтобы РЛС могли бы видеть свои цели и не видеть чужие.

Правило 3. Если от любой РЛС получено по равному числу отметок, то очевидно, что число целей равно числу отметок полученной от одной РЛС. Правило считается справедливым, поскольку маловероятной, что РЛС видело бы только свои отметки, и не видела цель, которые наблюдает соседняя РЛС.

Правило 4. Если от нескольких РЛС получено не одинаковое число отметок, то принимается, что та РЛС, которая дает максимальное количество отметок, определяет наиболее вероятную картину воздушной обстановки.

Правило 1 :

Цели не могут быть сгруппированы.

Под третичной обработкой понимается процесс обработки сигналов или объединения первичной радиолокационной информации по пространству с це­лью улучшения характеристик радиолокационного наблюдения:

характеристик обнаружения;

характеристик распознавания;

точность характеристик измерения координат и параметров движения воздушного объекта.

При третичной обработке решаются следующие задачи: отождествление отметок от одного воздушного судна, полученных различными источниками информации; формирование измерений по данным от нескольких источников; построение траектории по объединенным данным.

Основой объединения сигналов является наличие рассеянного или излу­ченного воздушным судном сигнала в пространстве, намного превосходящем по размерам ограниченное пространство однопозиционного радиолокационно­го наблюдения.

Если сигналы или первичную радиолокационную информацию, получен­ные в отдельных пунктах наблюдения, передать и сосредоточить в некотором центре обработки, то это объединение позволит использовать в интересах улучшения характеристик радиолокационного наблюдения не только дополни­тельную энергетику, но и корреляционные связи принятых сигналов, а также пространственное подобие первичной радиолокационной информации об од­ном объекте от разных источников, обусловленное фактическим наличием воз­душного объекта в определенной точке пространства.

Энергетика принятого сигнала, которую можно использовать, пропор­циональна суммарному раскрыву разреженной апертуры.

Корреляционные связи принятых в разных точках пространства сигналов определяются, во-первых, расстоянием между этими точками, а во-вторых, ин­тервалом пространственной корреляции рассеянного или излученного целью сигнала. Последний определяется длиной волны λ , размером воздушного объ­екта (или раскрывом антенны излучающей системы) L и расстоянием от объек­та до зоны анализа R:

Если расстояние между пунктами приема меньше интервала простран­ственной корреляции сигнала , то принятые в этих пунктах сигналы являют­ся коррелированными, причем коэффициент их корреляции можно считать рав­ным

В противном случае принятые сигналы следует считать некоррелирован­ными. Корреляционные связи принятых сигналов могут быть использованы как для взаимной когерентной компенсации этих сигналов, так и для их когерент­ного сложения.

Пространственное подобие первичной РЛИ об одной цели от разных ис­точников (от разных пунктов приема и анализа), обусловленное фактическим наличием цели в определенной точке пространства, может быть использовано для отождествления РЛИ, полученной от разных источников, т. е. для закреп­ления сведений, полученных от разных источников, за одной определенной це­лью.

Техническим средством третичной обработки является многопозицион­ная радиолокационная система (МП РЛС). Под МП РЛС понимается радио­локационная система, которая включает несколько разнесенных в пространстве передающих, приемных или приемопередающих позиций и в которой произво­дится совместная обработка получаемых с помощью этих позиций сигналов или информации о наблюдаемых объектах (целях). Центр или пункт совместной обработки может быть расположен на одной из позиций МП РЛС и должен быть связан линиями связи со всеми позициями. Именно благодаря совместной обработке сигналов или информации достигаются основные преимущества МП РЛС.

Главным и наиболее существенным, с точки зрения структуры и характе­ристик МП РЛС, классификационным признаком когерентной обработки, опре­деляющим фактически способ пространственного объединения сигналов и пер­вичной РЛИ, является степень пространственной когерентности МП РЛС. Под пространственной когерентностью МП РЛС понимается способность ис­пользовать информацию, содержащуюся во взаимных фазовых соотношениях сигналов в разнесенных позициях. Следует различать пространственную коге­рентность МП РЛС и пространственную когерентность сигналов на входах приемных позиций МП РЛС. Последняя, как известно, зависит от размеров баз между позициями, длины волны, размеров цели, а также неоднородностей сре­ды распространения, в то время как пространственная когерентность МП РЛС характеризует, no-существу, технические возможности аппаратуры. В связи с этим можно выделить три способа пространственного объединения сигналов и первичной РЛИ:

а) способ пространственно-когерентного объединения сигналов с привяз­кой позиций по времени, частоте и фазе принятых СВЧ-колебаний;

б) способ частичного или неполного пространственно-когерентного объ­единения сигналов с привязкой позиций по времени и частоте;

в) способ пространственно-некогерентного объединения сигналов и пер­вичной РЛИ с привязкой позиций только по времени.

В пространственно-когерентных МП РЛС можно в принципе наиболее полно использовать информацию, содержащуюся в пространственной структу­ре электромагнитного поля, рассеянного или излученного целью, в том числе и в соотношении начальных фаз сигналов на входах разнесенных позиций В та­ких МП РЛС взаимные фазовые сдвиги сигналов в трактах разнесенных пози­ций и линиях связи известны и сохраняются практически неизменными на интервале времени, намного превышающем время наблюдения сигнала (напри­мер, в течение нескольких часов). В МП РЛС с продолжительной пространст­венной когерентностью необходима взаимная привязка разнесенных позиций не только по времени и частоте (опорным частотам передатчиков и гетеродинов приемников), но и по начальным высоко частотным фазам. С помощью какого-либо опорного сигнала (от радиоастрономического источника, «точечного» от­ражателя и др.) взаимные фазовые сдвиги могут периодически измеряться и корректироваться (юстироваться) или просто учитываться при обработке. Со­вокупность разнесенных позиций пространственно-когерентной МП РЛС мож­но рассматривать как единую разреженную антенную решетку, поэтому для получения приемлемой «диаграммы пространственной избирательности» тре­буется много позиции.

В пространственно-когерентных МП РЛС с частичной, неполной или кратковременной пространственной когерентностью пространственная ко­герентность сохраняется на интервале времени порядка времени наблюдения рассеянного или излученного целью сигнала. Обычно это время не превышает долей секунды. При совместной обработке сигналов может использоваться вся информация, содержащаяся в комплексных огибающих сигналов разных пози­ций, в том числе, в изменениях фазовых соотношений на интервале наблюде­ния для измерения тангенциальной скорости цели или источника активной по­мехи разностно-доплеровским методом. Однако информация, содержащаяся в соотношении начальных фаз сигналов, не используется. В таких системах не­обходима взаимная привязка разнесенных позиции только по времени и часто­те. Число разнесенных позиций в таких МП РЛС может быть значительно меньше, чем в пространственно-когерентных МП РЛС, и не требуется взаимная фазовая привязка позиций.

В пространственно-некогерентных МП РЛС фазовая информация пол­ностью исключается в результате детектирования сигналов до их объединения. В связи с этим не требуется не только фазовая, но, как правило, и частотная привязка позиций. Обычно необходима лишь взаимная временная привязка (синхронизация). Пространственно-некогерентные МП РЛС проще, чем МП РЛС с кратковременной, а тем более с длительной пространственной когерент­ностью. Однако исключение фазовой информации приводит к энергетическим и особенно к информационным потерям. В частности, невозможно измерение тангенциальной скорости источников помех разностно-доплеровским методом.

Пространственная некогерентность МП РЛС не исключает временную когерентность каждой позиции до совместной обработки. В МП РЛС, состоя­щей из нескольких приемопередающих позиций с временной когерентностью, можно измерять доплеровское смещение частоты эхо-сигналов, а, следователь­но, и радиальную скорость цели относительно каждой позиции.

В пространственно-некогерентных МП РЛС объединение сигналов или первичной радиолокационной информации может осуществляться на следую­щих уровнях:

а) объединение видеосигналов после детектирования в каждой позиции;

б) объединение обнаруженных и проклассифицированных отметок (еди­ничных решений) и единичных замеров; при этом вся первичная обработка смесей сигналов, внешних помех и собственных шумов, включая сравнение с порогом, измерение параметров обнаруженных сигналов и их классификацию, проводится в каждой позиции, а на совместную обработку поступает только информация, которая признана «полезной»;

в) объединение траекторий (трасс); при объединении траекторий в каж­дой позиции проводится не только первичная, но и вторичная обработка ин­формации, которая завершается построением траекторий целей; параметры тра­екторий сопровождаемых целей передаются в центр обработки для совместной обработки, в результате которой дополнительно отсеиваются «ложные» и уточняются «истинные» траектории.

Самолетный ответчик состоит из антенно-фидерного устройства, распре­делительного фильтра (РФ), приемника и дешифратора запросных сигналов, шифратора ответных сигналов и передатчика. Запросные сигналы с антенны ответчика через разделительный фильтр поступают в приемник, где преобра­зуются, усиливаются по промежуточной частоте и детектируются. Па выходе приемника ответчика образуется пачка парных импульсов запроса (рис. 6.3). Временные кодовые интервалы между парными импульсами (τ зк1 , τ зк2 ) опреде­ляют содержание информации, которую должен передать ответчик.

Запросные сигналы поступают на вход дешифратора, в котором произво­дится декодирование запрашиваемой информации. В простейшем случае де­шифратор представляет собой набор линий задержек со стандартными времен­ными интервалами задержки и логических схем «И». В результате совпадения двух запросных импульсов в дешифраторе образуется управляющий импульс для шифратора. Шифратор формирует импульсы координатного и соответст­вующего информационного кода (бортового номера или высоты и др.). На ин­формационные входы шифратора поступает информация от соответствующих датчиков. Шифратор формирует пачку ответных видеоимпульсов, в которой за­кодирована запрашиваемая информация. Эти импульсы поступают на вход пе­редающего устройства, состоящего из подмодулятора, модулятора и генератора свч.

Пачка видеоимпульсов преобразуется передающим устройством в пачку радиоимпульсов, которые через развязывающий фильтр поступают в антенну и излучаются в пространство. Несущая частота ответных сигналов (f o = 740 или 1090 МГц) отличается от несущей частоты запросных сигналов. Развязываю­щий фильтр выполняет функции антенного переключателя и выполняется обычно на полосковых линиях.

Ответные сигналы принимаются антенной и приемником вторичного ра­диолокатора и декодируются. В ответном сигнале имеются два координатных (опорных) импульса. По времени запаздывания этих импульсов относительно запросных с учетом времени задержки на кодирование и декодирование, определяется дальность до ответчика. Угловая координата ответчика определяется методом пеленгации по максимуму (в моноимпульсных системах метод иной и будет изложен ниже).

Дешифратор вторичного радиолокатора выделяет дополнительную ин-

формацию, переданную ответчиком (бортовой номер, высота и др.), которая

отображается на индикаторных устройствах.

В обобщенной структурной схеме изображены лишь основные устройст­ва, поясняющие основной принцип действия системы вторичной радиолокации. Для обеспечения надежной работы системы как наземное, так и бортовое обо­рудование содержит дополнительные устройства, например, устройства, устра­няющие влияние боковых лепестков диаграммы направленности антенны запросчика.

5.3. Кодирование запросных и ответных сигналов

5.3.1. Методы кодирования запросных и ответных сигналов

Для передачи информации во вторичных радиолокаторах применяется импульсное кодирование. Импульсный код - это совокупность импульсов, рас­положенных в соответствии с правилами кодирования. В качестве кодирующих признаков могут использоваться: длительность импульса, число импульсов, расстояние между импульсами, частота и фаза, наличие или отсутствие им­пульсов на определенных позициях. Интенсивность сигнала в качестве призна­ка кодирования не используется из-за малой помехоустойчивости.

В существующих системах вторичной радиолокации используются два вида кодирования: времяимпульсное и позиционное.

Времяимпульсное кодирование применяется в запросном канале. При этом методе каждому из значений информации, подлежащей передаче, при­сваивается свой временной интервал. На рис. 5.4. изображена структура времяимпульсного кода. На рисунке обозначены: Т к - кодовый интервал

Δ t 1 интервал кодирования. Максимальное число днухимпульсных кодов N определяется следующим образом:

Времяимпульсные коды не могут дать большого числа кодовых комби­наций без значительного увеличения кодового интервала или увеличения числа импульсов в коде. Число вариантов запросных сигналов в системах вторичной радиолокации невелико, поэтому в запросном канале применяется двухимпульсное времяимпульсное кодирование.

Ответная информация имеет значительно больший объем, поэтому в от­ветном канале применяется позиционное кодирование, при котором значение ответной посылки определяется местами расположения импульсов кода на вре­менной оси. Ответная информация имеет постоянный объем, носители инфор­мации являются десятичные и двоичные числа, для представления которых ис­пользуется позиционная система счисления. В этой системе значения разрядов чисел зависят от места, отведенного каждой из цифр. Так, например, десятич­ное число 623 может быть представлено в виде: 6·10 2 +2·10 1 +3·10°. Каждому разряду числа при этом соответствует своя позиция.

Любое число в позиционной системе может быть записано следующим образом:

где a n , … - коэффициенты слагаемых; Р - основание системы.

При основании Р=2 базисом числа являются две цифры: 0 и 1, а при Р=10 используются цифры 0, 1, ..., 9.

Ответная информация с борта воздушного судна кодируется с использо­ванием двоично-десятичной и двоично-восьмеричной системы счисления. Чис­ло значений N дискретной информации, которое может быть переданным кодом, составляет N=2 m (m - разрядность кода). Передача символом 0и 1 двоичных чисел может быть осуществлена импульсным сигналом (отсутствие или наличие импульса на определенной временной позиции). Двоично-десятичная система применяется в ответных кодах режима УВД (отечествен­ный режим) Двоично-восьмеричный код имеет базис цифр 0, ...,7 и применя­ется для ответных кодов высоты в режиме RBS (международный режим).

При передаче числа позиционным двоичным кодом каждому из его разрядов определено свое место (позиция). Существует два способа предоставления позиций (рис. 5.5).

На рис. 5.5, а изображен четырехразрядный двоичный позиционный код с пассивной паузой. При этом каждому из четырех разрядов предоставляется од­на временная позиция. Единица соответствует наличию импульса, нуль - его отсутствию. Во втором случае (рис. 5.5, б) каждому из четырех разрядов двоич­ного числа предоставляется две временные позиции. Импульс на первой пози­ции обозначает «1», на второй - «О». Этот метод называется методом с актив­ной паузой.

5.3.2. Структура запросных сигналов

Кодирование запросных сигналов осуществляется с целью уменьшения вероятности срабатывания ответчика от случайных сигналов, а также для полу­чения определенного вида информации по каналу ответа.

В существующих системах вторичной радиолокации применяются два формата стандарта кодирования (отечественный и международный). Передача кодированных сигналов по нормам ICAO производится только на несущих час­тотах 1030 МГц (запрос) и 1090 МГц (ответ). Отечественный стандарт устанавливает частоты: 837,5МГц (запрос) и 740МГц (ответ). Кодирование запросных сигналов в обоих форматах производиться импульсно-временным кодами.

Запросный код состоит из двух импульсов, обозначаемых Р 1 и Р 3 с кодовым интервалом τ зк между их фронтами. Кодовые интервалы и вид запрашиваемой информации представлены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Сигналы запроса режима RBS имеют вертикальную поляризацию, режи­ма УВД - горизонтальную. Для подавления сигналов боковых лепестков в трехимпульсной системе подавления по каналу запроса между импульсами Р 1 и Р 3 излучается импульс Р 2 следующий через 2±0,15 мкс после импульса Р 1 . Длительность импульсов запросных кодов и импульса подавления составляет 0,8 ±0,1 мкс.

5.3.3. Структура ответных сигналов

5.3.3.1. Ответный сигнал режима УВД

Ответный сигнал самолетного ответчика включает в себя: координатный, ключевой и информационный сигналы. Структура ответного сигнала изобра­жена на рис. 5.6.

Координатный код состоит из двух импульсов, обозначенных РК 1 и РК 3 . Временной интервал между ними зависит от кода запроса и определяется в со­ответствии с табл. 5.2.

Совместно с импульсами РК 1 и РК 3 может передаваться сигнал «бедст­вие», который должен отстоять от импульса РК 3 на 6 мкс.

После координатного кода следует ключевой код, состоящий из трех им­пульсов РКИ 1..3 Интервал τ к _ кл, между импульсом РК 3 координатного хода и импульсом РКИ 1 должен соответствовать следующим значениям: при передаче

бортового номера - 8,5 мкс; высоты полети и запаса топлива 14 мкс; вектора

скорости - 10 мкс. Ключевой код передается в двоичном системе счисления

тремя разрядами методом активной паузы. И каждом разряде дно починим, временной интервал между которыми 4 мкс. Ключевой код 1 К), изображенный на рис. 5.6, соответствует передаче бортового номера.

Для передачи информационного сигнала используется двоичная система счисления. Информация передается 40 разрядами методом активной паузы (80 позиций). Временной интервал между соседними позициями в разряде - 4 мкс. Для повышения достоверности информации на земле, она передается дважды: с 1-го по 20-й разряд и с 21-го по 40-й разряд. Временной интервал между по­следней позицией ключевого кода и первой позицией информационных им­пульсов составляет 4 мкс.

На рис. 5.7. изображена полная структура ответного сигнала при запросе бортового номера. Все разряды ответного кода разбиваются на декады (по че­тыре разряда в каждой), причем в первой декаде передаются единицы, во вто­рой - десятки, в третьей - сотни, в четвертой - тысячи, в пятой - десятки тысяч. Такой код называется двоично-десятичным пятидекадным четырехразрядным. Он позволяет передавать номера от 00000 до 99999. На рис. 5.7 изображена структура ответного сигнала при передаче бортового номера 12345. Формиро­вание кода сигнала бортового номера поясняется таблицей 5.3.

При запросе кодом ЗК2 ответчик передает информацию о высотеполета и остатке топлива. Информация о высоте передается и 1...14 разрядах. В 15-м разряде указывается признак высоты: «1» абсолютам; « - относительная. В 16-м разряде значение «1» соответствует сигналу БЕДСТВИЕ (этот же сигнал указывается импульсом РК 2 в координатном коде). Данные о запасе топлива в процентах от полной вместимости топливных баков даются и 17...20 разрядах информационного кода. На рис. 5.8. изображена структура ответного сигнала при запросе текущей информации: абсолютная высота 1270 м и остаток топлива 30%. Формирование ответного сигнала поясняется таблицей 5.4, 5.5.

В ответном сигнале, возможно, передавать высоту полёта до 30000м с градациями через 10м. Кроме того, возможна передача отрицательных значений абсолютной барометрической высоты от 0 до 300м. При передаче отрицательны значений высоты 8, 13, 14 должны иметь символ «0», а разряды 9, 10, 11, 12 – символ «1». Значение абсолютной высоты передается группой разрядов 1…7.

При запросе кодом ЗКЗ ответчик формирует информационное слово,

обеспечивающее передачу аргумента вектора скорости в пределах от 0 до 360

градусов с градацией 1 градус и значения модуля вектора скорости в интервале от 0 до 3500 км/ч с градацией 10 км/ч. Данные об аргументе и модуле вектора скорости передаются с использованием трех десятичных цифр в соответствии с таблицей 5.6, 5.7.

6.4.3.2 Ответный сигнал режима RBS

Структура ответного сигнала в режиме RBS изображена на рис. 5.19.

Сигнал состоит из двух опорных импульсов F 1 и F 2 , которые являются коорди­натными. Между этими импульсами расположены 13 позиций информационно­го кода. Информационный код включает в себя четыре трехразрядных декады А, В, С, D информационных импульсов. По требованию диспетчера с земли по­сле импульса F 2 может передаваться импульс опознавания (SPI), предназначен­ный для опознавания одного из двух воздушных судов с одинаковым кодом опознавания. Несущая частота сигнала 1090МГц, поляризация вертикальная.

Временной интервал между опорными импульсами 20.3 мкс. Импульс: SPI следует за импульсом F 2 через 4,35 мкс. Все импульсы имеют длительность 0,45 мкс. Временные позиции соседних разрядов информационных импульсов следуют через 1,45 мкс.

При запросе кодом А самолетный ответчик передает условный номер на­туральным двоично-восьмеричным четырехразрядным кодом. Декадой А пере­даются тысячи, В - сотни, С - десятки, D - единицы. Каждая декада имеет три разряда, поэтому передача чисел 8 и 9 невозможна. Наибольшее число, которое может быть передано - 7777, а общее количество чисел - 4096.

На рис. 5.10 изображено расположение информационных импульсов

при передаче условного номера 7600, что соответствует сообщению об отсутствии радиосвязи. Позиция, обозначенная Р - резервная. Формирование кода условного номера можно пояснить таблицей 5.8.

При запросе ответчика кодом С с борта воздушного судна передается ин­формация о барометрической высоте в футах с градацией через 100 футов

(30,48 м). Передача данных о высоте ведется четырьмя декадами со следующими ми градациями в декадах:

D-32000 футов,

А - 4000 футов,

В-500 футов,

С - 100 футов.

Отсчет высоты ведется от остаточной - 1200 футов.

При передаче быстроменяющейся информации о высоте международны­ми нормами утвержден циклический код Гиллхема, представляющий собой со­вокупность трехдекадного кода Грея и специального трехразрядного кода Гиллхема. Особенностью такого кода является то, что для соседних градаций высоты коды различаются в одном разряде, что уменьшает вероятность ошибок при наложении цифровых значений высоты.

Для передачи рефлексного кода Грея используются декады D, А, В ответ­ного сигнала, для передачи специального трехразрядного кода-декада С.

Для того, чтобы десятичное число записать в виде натурального кода Грея, необходимо вначале его представить натуральным двоичным кодом, а за­тем сдвинуть разряды двоичного числа на один разряд вправо (младший разряд теряется), а потом произвести поразрядное сложение сдвинутого и не сдвинуто­го числа без переноса из разряда в разряд. При этом считается, что 1+1=0. Зер­кальный код Грея создается зеркальным отображением двух младших разрядов натурального кода Грея и заменой у натуральных кодов Грея нулевого старше­го разряда на единицу (у чисел 0, 1, 2, 3), а единичного - на нуль (у чисел 4, 5, 6, 7). В таблице 5.9 приведены названные коды.

Таблица 5.9

Рефлексный код Грея строится следующим образом. Если на предыдущих соседних трех позициях высшего разряда передаваемого десятичного числа записано четное число, то на следующих позициях низшего разряда десятичное число запишется натуральным кодом Грея. Если записано нечетное ЧИСЛО, то используется зеркальный код Грея. Специальный рефлексный код, используемый для передачи младших разрядов высоты, приведен в таблице 5.10.

Для примера, рассмотрим структуру ответного сигнала мри кодировании высоты 134480 футов. С учетом остаточной высоты 1200 футов необходимо на землю передать значение высоты, равное 135680. Число градаций старшей де­кады D определится следующим образом:

135680ф:32000ф=4 (остаток 7680ф).

Число «4» записываем в натуральном коде Грея (более старшей декады нет, что соответствует нулю в предыдущих разрядах): 110, причем D 1 = l; D 2 = l; D 4 = 0. Число градаций, которое необходимо записать в декаде А:

7680ф:4000ф=1 (остаток 3680ф).

Число «1» записываем в том же натуральном коде Грея, поскольку в предыду­щем разряде записано четное число. Код будет равен 001 :А 1 =0; А 2 =0; А 4 =1.

Число градаций в декаде В:

В соседней декаде записано нечетное число, поэтому в декаде В число «7» за­писывается зеркальным кодом Грея, а именно, 000: В 1 =0; В 2 =0; В 4 =0.

В соответствии с таблицей 5.10 180 футам соответствует десятичное чис­ло «2», учитывая, что в соседней декаде В записано нечетное число, декаду С

следует кодировать зеркальным специальным рефлексным кодом: 110. При этом С 1 =1; С г =1; С 4 =0. Структура информационного сигнала, в котором зако­дирована высота 134480 футов, изображена на рис. 5.11.

Для получения числа, обозначающего высоту, необходимо пользоваться специальными таблицами.

5.4. Дешифрация ответной информации

5.4.1. Дешифрация сигналов в режиме УВД

Входная информация, включающая в себя запросные коды и ответные видеосигналы режимов УВД и RBS, с выходов соответствующих корректи­рующих видеоусилителей поступает на входы трех дешифраторов (рис. 5.13).

Состав обрабатываемой информации определяется структурой запросных кодов. Импульсы запросных кодов Р 1 и Р 3 поступают на дешифратор режимов, где происходит их декодирование и формирование соответствующих стробов режимов А, В, С, D.

Эти стробы являются служебными для селектирования определенной от­ветной информации. Они поступают через плату сопряжения на выходные устройства.

В плате сопряжения осуществляется нормирования служебных сигналов ВРЛ и распределение их на устройства аппаратуры.

Дешифраторы УВД и RBS включают в себя дешифраторы координатных, ключевых кодов, кодов «Бедствие», «Знак», а также дешифраторы информации, поступающей из приемных устройств ВРЛ.

Для обработки информации от ВС, находящихся на незначительном уда­лении друг от друга, дешифраторы выполнены как двухканальные, что позво­ляет производить декодирование сигналов при наложении ответных кодов.

Декодированная координатная информация очищается в фильтре от не­синхронных помех. Декодированная информационная посылка ИКАО о высоте полета, передаваемая в футах, преобразуется в метры и поступает так же, как и информационная посылка УВД, на выходные устройства. В режиме А инфор­мационная посылка проходит на выходные устройства через преобразователь футы-метры без изменения.

Принцип действия дешифратора УВД

Дешифратор УВД (рис. 5.13) осуществляет декодирование координатного кода, кода «бедствие», ключевого кода, кода «Знак» и информационного слова, выдаваемых ответчиком при запросе кодами ЗК1 и ЗК2.

Дешифратор декодирует одиночные и переплетенные ответные коды, образованные в результате наложения двух ответов для близко летящих ВС, исправляет в ответной посылке одиночные и обнаруживает двойные ошибки. По­скольку каждый разряд информационного слова передается на двух позициях, то возможно преобразование одиночных и двойных ошибок. Одиночной ошиб­кой считается стирание или возникновение одного из символов в разряде ин­формационного слова. Двойной ошибкой считаются следующие искажения: стирание одного и возникновение другого символа в разряде, образование двух ошибочных символов, стирание двух символов. Так как ответчик при работе кодами УВД на каждый запрос дважды выдает информационное слово, то для обнаружения и исправления ошибок в дешифраторе УВД осуществляется запо­минание первого 20-разрядного слова и его поразрядное сравнение с одно­именными позициями второго слова.

Дешифратор УВД осуществляет декодирование ключевого кода при оди­ночных ответах по логике «2 из 3», а при переплетенных ответных кодах - по логике «3 из 3», т.е. совпадением любых двух из трех или трех из трех импуль­сов ключевого кода.

Входной ответный сигнал поступает на дешифратор кодов ДК1, в кото­ром осуществляются его нормализация по амплитуде и селекция по длительно­сти. Информационное слово без задержки поступает в дешифратор информа­ции. Импульсы стирания запрещают прохождение информационных импульсов на выход платы ДК1. После задержки на 6 мкс в ДК1 все импульсы, предшест­вующие информационному слову, поступают на дешифратор кодов ДК2, где происходит их дополнительная задержка на 22 мкс, которая позволяет осуще­ствлять декодирование координатного кода, кода «бедствие» и ключевого кода по логике «3 из 3». В дешифраторе кодов ДКЗ декодированная координатная отметка задерживается еще на 16 мкс для совмещения с последним импульсом ключевого кода. В случае одиночных ответов в плате ДКЗ осуществляется так­же декодирование ключевого кода по логике «2 из 3», что позволяет увеличить вероятность декодирования ключевого кода при подавлении одного из трех им­пульсов ключевого кода.

Для декодирования информационного слова, служат кварцевый калибра­тор КК и дешифратор информации ДИ. Декодированным импульс ключевого кода с выхода дешифратора ДКЗ запускает кварцевый калибратор, вырабаты­вающий опорные импульсы частотой 4 МГц. Из импульсов кварцевого калиб­ратора формируются импульсы сдвига, позволяющие выделить и записать в дешифраторе информации только информационное слово длительностью 160 мкс. В устройстве контроля один раз в 10с формируется контрольный текст, который обрабатывается дешифратором. После анализа выносится решение о состоянии дешифратора.

5.4.2. Дешифратор режима международного диапазона

В состав дешифратора канала МД входят дешифратор режимов, в кото­ром путем декодирования запросных кодов формируются служебные стробы режимов, дешифратор информации, включающий дешифратор аварийных ко­дов и импульсов опознавания.

Функциональная схема дешифратора канала МД представлена на рис. 5.14. В плате дешифратора режимов, кроме формирования стробов режи­мов, производится декодирование координатного кода путем задержки ответ­ного сигнала и совмещения опорных импульсов F 1 и F 2 .Совпадение импульсов F 1 и F 2 фиксируется на схеме И1, где и происходит образование импульса деко­дированной координатной отметки (ДКО). Перед подачей на схему задержки импульсы входной информации селектируются по длительности в пороговом устройстве ПУ и на счетных триггерах распределителя Р преобразуются в пе­репады напряжений. Данное преобразование улучшает условие прохождения сигнала через узкополосную линию задержки ЛЗ на 20,3 мкс. На выходе ЛЗ импульсы восстанавливаются по длительности и поступают на схему И1 и на сдвигающие регистры дешифратора информации.

Декодирование запросных кодов осуществляется по принципу совпаде­ния импульсов Р 1 и Р 3 запросных кодов, соответствующих режимам. Стробы режимов формируются на триггерах Тг1...Тг4, которые запускаются импуль­сами декодированных запросных кодов, а в нулевое состояние возвращаются импульсом «Конец дистанции».

В плате дешифратора координатных отметок ДКО производится логиче­ская обработка КО. Двухканальная схема построения ДКО и ДИ канала МД по­зволяет декодировать ответы от двух самолетных ответчиков, информационные посылки от которых взаимно наложились. Исключение представляет случай. когда интервал между кодовыми импульсами первой и второй посылками равен точно 1,45 мкс. В этом случае ДКО выдает только координатные отметки, а от­ветная информация не обрабатывается. Схема анализа в этом случае выдает сигнал «Искажение информации» и блокирует выдачу сигналов «Считывание» и «Признак». Декодированные координатные отметки запускают девятиразряд­ные счетчики Сч, причем схема управления включения СУВ счетчиков обеспе­чивает запуск Сч1 первой КО, а второй - последней КО в их возможной серии на интервале 24,65 мкс. Счетчики с помощью импульсов кварцевого генератора КГ, период следования которых пропорционален 1,45 мкс, формируют выходную координатную отметку, а также последовательность стробирующих, сдви­гающих и других вспомогательных импульсов, которые управляют работой дешифратора информации. Выходная координатная отметка (ВКО) канала МД формируется через 24,65 мкс (20,3 + 4,35 мкс) после запуска счетчика. При ра­боте с совмещенными кодами ВКО снимается с последнего триггера счетчика через 37,7 мкс после его запуска, т.е. дополнительно задерживается на 13 мкс и используется в плате формирователя канала ОД для выработки сигналов управ­ления дешифратором отечественного капана. Одновременно с ВКО формиру­ются сигналы считывания (переписи) и признака канала. Импульс считывания аварии совпадает по времени с ВКО 24,65 мкс. Импульс считывания SPI пред­ставляет собой ВКО 37,7 мкс, задержанную дополнительно на 4,35 мкс. Сигнал «Перепись» позволяет пересылать информацию из сдвигающегося регистра PC в регистр памяти РП ДИ. По существу ДИ представляет собой преобразователь последовательного кода в параллельный. С выходов регистров памяти инфор­мация поканально в параллельном коде поступает на дешифратор аварийных кодов ДАК, а также на преобразователь информации «Футы-метры». Декодиро­вание аварийных кодов осуществляется на схемах совпадения при наличии строба «Режимов А + В» и импульса считывания аварии. В блоке ДИ канала МД предусмотрено накопление декодированных импульсов аварии в течение нескольких зондирований для уменьшения вероятности ложной тревоги и по­следующей выдачи на выходное устройство сигналов аварии: 7700, 7600 и 7500.

Информация о высоте в футах, передаваемая согласно нормам ИКАО, в режиме С кодом Гиллхэма преобразуется в преобразователе «Футы-метры» в метрическую систему счисления и представляется в виде двоично-десятичного кода. Четыре канала преобразователя осуществляют координатный анализ и обработку поступающей информации. В режимах А и В информационная по­сылка не подвергается преобразованию.

Выходная декодированная координата дополнительно очищается от не­синхронных помех в устройстве защиты, представляющем собой гребенчатый фильтр, настроенный на частоты, кратные частоте повторения импульсов за­пуска ВРЛ (рис. 5.15). Основу фильтра составляют два регистра сдвига Рг на 35

разрядов каждый и схемы совпадения. Каждый разряд состоит из двух ячеек триггерной памяти: основной и промежуточной. С помощью тактовых импуль­сов входной сигнал продвигается по регистрам сдвига, причем время задержки в каждом регистре определяется генератором тактовых импульсов ГТИ, кото­рый запускается импульсом генератора запуска ГЗ, совпадающим с началом от­счета дальности, а останавливается импульсом счетчика Сч, соответствующим концу периода следования запросных импульсов ВРЛ. При логике обработки 2/2 задержанный сигнал подается на схему совпадения И с Рг1.При логике об­работки 2/3 задержанный на два периода повторения сигнал снимается с выхо­да регистра Рг2. Сигнал «Управление очисткой» позволяет блокировать фильтр. Дешифратор МД выполнен на четырех печатных платах с использова­нием микросхем 130, 133, 136 и 217 серий.

5.5. Дискретно-адресная система вторичной радиолокации

Существующая система вторичной радиолокации обладает рядом недос­татков, наиболее существенными из которых являются следующие:

Наложение ответных сигналов от воздушных судов, имеющих близкие зна­чения наклонной дальности и азимута;

Ложные ответы на запросы по боковым лепесткам ДНА;

Переотражения сигналов от находящихся вблизи систем вторичной радиоло­кации «местных» предметов (возвышенностей, зданий и т.п.);

- насыщение радиоканала сигналами из-за приема всех ответов па все запросы.

Кардинальным решением для устранения недостатков является переход к системам вторичной радиолокации с адресным запросом. В такой системе каж­дое воздушное судно имеет свой код адреса и отвечает на запрос только на свой код. При индивидуально-адресном запросе ответный сигнал будет излучать только один ответчик, адрес которого указан в запросе.

Дискретно-адресная система предполагает присвоение каждому воздуш­ному судну адресного кода. Наземная станция должна содержать в оператив­ном запоминающем устройстве данные об адресном коде и приблизительном местоположении всех воздушных судов, находящихся в зоне обнаружения ВРЛ. Для выявления новых воздушных судов предусмотрен режим опроса всех самолетов. По ответной посылке наземная станция определяет оснащенность воздушного судна аппаратурой DABS (Discrete address beacon system). To воз­душное судно, которое имеет ответчик дискретно-адресной системы, в режиме опроса сообщает свой адресный код. Последующий запрос будет направляться только по соответствующему адресу, поэтому ответчики, имеющие другие ад­реса, на него не отвечают. В наземной станции предполагается использование моноимпульсного метода радиолокации, что позволит повысить точность опре­деления азимута объекта. Все это обусловливает уменьшение помех в каналах запроса и ответа, а также уменьшить темп запроса.

Формат сигналов запроса адресной системы ВРЛ выбран таким образом, чтобы она была полностью совместима с существующей системой. Система имеет общий и адресный коды запроса. Структура сигнала общего запроса изо­бражена на рис. 5.16.

На общий запрос реагируют ответчики воздушных судов в любом режиме. Ин­тервал в соответствует режиму RBS, интервал с - режиму УВД. Импульс Р4 используется адресным отметчиком для сообщения запросчику индивидуального кода.

Адресный запрос (рис. 5.17) начинается с преамбулы, состоящей из двух импульсов, воспринимаемых обычными ответчиками как запрос, излучаемый по боковым лепесткам ДНА. Поэтому обычные ответчики на адресный запрос не отвечают. За преамбулой (или ключевым кодом) следует информационный

сигнал, который содержит 56 или 112 бит информации, передаваемой относи­тельной фазовой модуляцией. Модуляция фазы высокочастотной несущей обеспечивает скорость передачи данных 4 Мбит/с, что позволяет передать 112-битовое сообщение за время, соответствующее блокировке обычных ответчиков. При относительной фазовой модуляции первый поворот фазы является синхронизирующим. Каждый следующий поворот возможен с декретом 0,25

мкс. Для защиты адресного ответчика от приема запросов по боковым лепесткам ДНА используется импульс подавления РS, который передается с помощью антенны, центрируется относительно момента опрокидывания синхрофазы. Появление импульса Р5 при достаточной амплитуде затеняет опрокидывание синхрофазы в адресном ответчике, и результате чего информация не кодируется,

Информационная часть сигнала запроса, передаваемая импульсом Р6 со­держит:

Две продолжительные посылки (1,25 и 0,5 мкс), предназначенные для под­стройки по фазе гетеродина бортового ответчика;

32 или 88 импульсов для передачи кода запроса;

24 импульса адреса запроса.

Код адреса имеет разряд, служащий для выявления ошибки в коде путем проверки его на четность. Код позволяет создавать 2 23 (примерно 16 млн.) ин­дивидуальных запросов. Информационный сигнал передается с помощью фа-зоманипулированного сигнала. Символу «0» соответствует нулевая фаза несу­щей частоты, символу «1» - φ = 180°.

Адресный ответ (рис. 5.18) состоит из четырехимпульсной преамбулы, сопровождаемой последовательностью импульсов, которые содержат 56 или 112 битов информации.

Двоичные данные передаются со скоростью 1 Мбит/с, причем интервал 1 мкс соответствует каждому биту. Такая скорость передачи данных по каналу «борт-земля» позволяет генерировать отпетые импульсы в режимах УВД, RBS, S (адресный запрос) одним передатчиком. Если значение бита равно еди­нице, то импульс длительностью 0,5 мкс передается и нерпой половине интер­вала, если нулю - во второй.

Четырехимпульсный ключ позволяет легко различить адресный ответ от ответа режимов УВД, RBS и разделить их при взаимном наложении. Выбор кодоимпульсной модуляции для передачи данных по каналу ответа позволяет обеспечить высокую помехоустойчивость к мешающим сигналам УВД, RBS, a также способствует получению постоянного числа импульсов в каждом коде, гарантирующем достаточную энергию для точного моноимпульсного приема.

К характеристикам систем вторичной радиолокации, работающим в ре­жиме S (дискретно-адресный режим), предъявляются более жесткие требова­ния. Обязательным является использование моноимпульсной обработки для измерения азимута воздушных судов. Допуск на нестабильность частоты со­ставляет ±0,01 МГц. Дискретно-адресные системы позволяют эффективно ра­ботать в зонах с интенсивным движением воздушных судов. Широкие перспективы таких систем обусловлены высокой надежностью, большой пропускной способностью цифровых линий передачи данных.

Третичная (мультирадарная) обработка – это процесс обработки сигналов или объединения первичной РЛИ по пространству с целью улучшения характеристик радиолокационного наблюдения.

Если сигналы или первичную РЛИ, полученные в отдельных пунктах наблюдения, передать и сосредоточить в некотором центре обработки, то это позволит использовать дополнительную энергетику, корреляционные связи и пространственное подобие первичной РЛИ об одной цели от разных источников.

Энергетика принятого сигнала, которую можно использовать, пропорциональна суммарному раскрыву разреженной антенны.

Корреляционные связи принятых в разных точках пространства сигналов определяются расстоянием между этими точками и интервалом пространственной корреляции рассеянного или излученного целью сигнала. Последний определяется длиной волны l, раскрывом антенны излучающей системы L а и расстоянием от цели до зоны анализа R ц: . Если расстояние между пунктами приема Dl меньше интервала пространственной корреляции сигнала dl, то принятые в этих пунктах приема сигналы являются коррелированными и их коэффициент корреляции можно считать равным

. (10.15)

В противном случае сигналы некоррелированы.

Пространственное подобие первичной РЛИ об одной цели от разных источников, обусловленное фактическим наличием цели в определенной точке пространства, может быть использовано для отождествления РЛИ.

Техническим средством третичной обработки является многопозиционная радиолокационная система (МП РЛС), которая включает несколько разнесенных в пространстве приемных, передающих или приемопередающих позиций и в которой производится совместная обработка сигналов, поступающих от этих позиций. Центр совместной обработки соединяется линиями связи со всеми позициями.

Можно назвать три способа пространственного объединения сигналов и первичной РЛИ:

· пространственно-когерентное объединение сигналов с привязкой позиций по времени, частоте и фазе принятых колебаний;

· частичное (неполное) пространственно-когерентное объединение сигналов с привязкой позиций по времени и частоте;

· пространственно-некогерентное объединение сигналов и первичной РЛИ с привязкой позиций только по времени.

В пространственно-когерентных МП РЛС взаимные фазовые сдвиги сигналов в трактах разнесенных позиций и линиях связи известны и сохраняются практически неизменными на интервале времени, намного превышающем время наблюдения сигнала. В таких РЛС необходима взаимная привязка не только по времени и частоте, но и по начальным фазам колебаний. Это можно обеспечить с помощью опорного сигнала, позволяющего измерять фазовые сдвиги и осуществлять коррекцию или учет при обработке.

В пространственно-когерентных МП РЛС с частичной пространственной когерентностью, которая сохраняется на интервале времени порядка времени наблюдения, информация о начальных фазах сигналов не используется. Привязка позиций осуществляется только по времени и частоте.

В пространственно-некогерентных МП РЛС фазовая информация полностью исключается в результате детектирования сигналов до их объединения. Объединение сигналов может осуществляться на следующих уровнях:

· объединение видеосигналов после детектирования в каждой позиции;

· объединение обнаруженных отметок и единичных замеров; при этом вся первичная обработка проводится на каждой позиции, а на совместную обработку поступает только полезная информация;

· объединение траекторий, при этом первичная и вторичная обработка проводится на каждой позиции. Параметры траектории передаются в центр обработки, в результате которой отсеиваются «ложные» траектории.

Принято различать следующие группы МП РЛС:

· пространственно-некогерентные МП РЛС;

· активные пространственно-когерентные МП РЛС с кратковременной пространственной когерентностью;

· пассивные пространственно-когерентные МП РЛС, в которых используется излученный целью сигнал;

· пространственно-когерентные МП РЛС с продолжительной пространственной когерентностью.

Пространственно-разнесенные МП РЛС обладают следующими свойствами:

1. Высокие энергетические характеристики из-за использования энергии каждой передающей позиции всеми приемными.

2. Высокоточное измерение пространственного положения целей с использованием слабонаправленных антенн.

3. Возможность измерения не только трех координат, но и векторов скорости и ускорения.

4. Увеличение объема сигнальной информации для решения задач распознавания классов обнаруженных целей.

5. Повышение помехозащищенности от активных и пассивных помех.

6. Повышение живучести.

К недостаткам следует отнести следующее:

1. Необходимость совместного управления позициями.

2. Необходимость передачи данных по линиям связи.

3. Дополнительные требования по взаимной привязке.

4. Повышение требований к устройствам обработки.

5. Необходимость геодезической или навигационной привязки.

Таким образом, применение МП РЛС целесообразно при высоких требованиях к информативности, помехоустойчивости, живучести.