2.4. Розробка структурних моделей для автоматизації комплексу контролю положення об'єкта

Визначення дальності радіотехнічними методами проводиться в результаті виміру часу проходження сигналом відстані від РЛС до мети й обернено. Час запізнювання t може вимірятися або безпосередньо при фіксації моментів випромінювання й приймання сигналу, або за допомогою виміру різниці фаз між гармонійними коливаннями, які виділяються з випромінюваного й прийнятого сигналів, або за допомогою виміру різниці частот випромінюваного й прийнятого сигналів. Відповідно до тем, який із зазначених параметрів сигналу виміряється при визначенні дальності, розрізняють тимчасовий (імпульсний), фазовий і частотний методи виміру дальності.

Імпульсний метод виміру дальності. До складу імпульсного радіолокаційного далекоміра входять синхронізатор, передавач, антенний перемикач (АП), антена, приймач і кінцеве обладнання. Синхронізатор виробляє послідовність відеоімпульсів для синхронізації передавача й кінцевого обладнання. Передавач формує імпульсні високочастотні коливання, які можуть бути модульовані або манипульовани по фазі або частоті в межах кожного імпульсу за деяким законом. Високочастотні імпульси передавача через антенний перемикач надходять в антену й випромінюються в простір.

Якщо в зоні опромінення є мета, то ця мета відбиває (перевипромінює) сигнали передавача. Відбиті (перевипроменені) сигнали ухвалюються антеною й через антенний перемикач надходять на вхід приймача. З виходу приймача відеоімпульси мети подаються в кінцеве обладнання далекоміра, де проводиться вимір часу запізнювання цих імпульсів щодо зондувальних сигналів передавача. Антенний перемикач служить для запирання приймача під час випромінювання зондувальних імпульсів і для блокування вихідних ланцюгів передавача під час приймання сигналів.

На вхід перетворювача тимчасового інтервалу в число надходять імпульси синхронізації, що визначають початок вимірюваного тимчасового інтервалу t, що й відповідають їм відбиті або перевипроменені імпульси з виходу приймача, що визначають кінець цього інтервалу. Кожний імпульс синхронізації переводить тригер у стан, при якім схема И відімкнута. Із цього моменту на вхід лічильника дальності починають надходити рахункові імпульси, вироблювані генератором рахункових імпульсів (рис. 2.5).

Генератор

Логічний елемент

Счетчик дальности

Схема знімання

Правило

Рис. 2.5. Структурна схема генератора радіолокаційних імпульсів

Фазовий метод виміру дальності. На відміну від імпульсного методу дальнометрії при фазовому методі застосовуються безперервні сигнали (не обов'язково монохроматичні). Вимір часу запізнювання t проводиться шляхом виміру різниці фаз між моделюючими коливаннями масштабної частоти, які виділяються з випромінюваного й прийнятого сигналів.

У радіолокації розвиваються два основні напрямки побудови перспективних систем автоматизації — централізоване керування з використанням єдиної багатофункціональної ЕОМ і децентралізоване — із застосуванням мікропроцесорів. Вони являють собою обладнання, виконані на основі більших інтегральних схем, що й володіють здатністю програмним способом обробляти інформацію, включаючи введення й висновок інформації, прийняття розв'язків, арифметичні й логічні операції.

МикроЕОМ (мікропроцесорна електронна обчислювальна машина) — це обчислювальна система, виконана на основі мікропроцесорів, до складу якої входять обладнання пам'яті, уведення-висновку та ін.

До складу системи автоматизації й навігації централізованого керування з використанням однієї багатофункціональної ЕОМ входять датчики навігаційної інформації, центральний пульт керування (ЦПУ), путепрокладчик, авторульовий, система автоматичної радіопрокладки (САРП) і т.д. На багатофункціональну ЕОМ покладає розв'язок основних задач навігації й судноводіння.

Багатофункціональна ЕОМ може вирішувати всі задачі із заданою точністю в режимі поділу часу, має великий об'єм оперативної й постійної пам'яті. Однак зосередження всіх задач в одній обчислювальній системі вимагає ускладнення структури системи й програми розв'язку задач, що знижує її надійність.

Система автоматизації целевождения з децентралізованим керуванням також забезпечує розв'язок основних задач навігації. Основною її перевагою є більша надійність, мала споживана потужність, можливість включення додаткових датчиків навігаційної інформації.

Фахівці вважають, що використання ЕОМ у системах автоматизації судноводіння дозволяє зробити їх більш ефективними для забезпечення безпеки за рахунок наступних факторів:

• підвищення точності й надійності визначення координат місця при значнім скороченні часу обчислень;

• забезпечення безперервної, точної й швидкої оцінки ситуації й визначення параметрів руху.

Можна затверджувати, що подальший розвиток систем автоматизації судноводіння буде нерозривно пов'язане з використанням ЕОМ.

З появою різних автоматизованих систем і комплексів значно підвищилися точність і надійність супроводу, що привело до зниження навігаційної аварійності. Проте, існуюча апаратура здатна «побрати на себе» поки лише вироблення інформації про місце розташування (широті, довготі) і параметрах руху об'єкта (курсі, швидкості). Ведення ж навігаційної прокладки, визначення, нанесення координат на карту й сьогодні оператор у більшості випадків виконує вручну.

Багато чого залежить від професійної підготовленості оператора, його знання району, досвіду й психофізіологічного стану. Дані фактори є передумовами до навігаційних аварій і подіям, обумовленим безграмотними, а також несвоєчасними діями або помилковою оцінкою навігаційної обстановки (наприклад, промахом при переносі координат місця на нову карту, запізнілою доповіддю про час повороту на новий курс або неправильним упізнанням навігаційного орієнтира).

Положення збільшується тим, що через конструктивну складність сучасної техніки навантаження на операторів помітно зросла. Вони змушено приділяти усе більше уваги керуванню й обслуговуванню різних систем, комплексів і, отже, менше забезпеченню навігаційної безпеки.

Необхідний новий підхід до організації діяльності оператора. Настав час звільнити його від нетворчої роботи, забезпечити надійної, зручної для використання інформаційною технікою. Особливу роль у цьому повинна зіграти автоматизація таких процесів, як планування руху ( у тому числі виробництво попередніх радіолокаційних розрахунків і прокладки), пророблення маршруту, оцінка безпеки, вироблення рекомендацій з відхилення від радіолокаційних небезпек.

Аналіз особливостей перерахованих процесів показує, що автоматизувати можна лише в тому випадку, якщо навігаційний комплекс або яка-небудь інша система здатна зберігати, обробляти й відображати інформацію, що втримується на радіолокаційних картах. В останні роки це стало можливим завдяки успіхам у розвитку засобів відображення інформації. У ряді країн з'явилася апаратура, що дозволяє виводити картографічну інформацію на екран дисплея.

Під цифровою картографічною інформацією найбільше часто (цей термін, строго говорячи, ще не з'явився) розуміють закодований масив даних, збережений на машинному носії (магнітній стрічці, магнітному або оптичному диску й т.п.) повністю або частково, відповідний до того об'єму відомостей, який утримується на звичайній морській навігаційній карті. Особливість цифрової картографічної інформації в тому, що вона може оброблятися ЕОМ. При цьому багато навігаційних задач, розв'язувані оператором за допомогою графічних побудов, вимірів на морській навігаційній карті, перетворюються в досить прості обчислювальні процедури.

Гідність цифрової картографічної інформації в тому, що вона дозволяє операторові використовувати навички роботи зі звичайними морськими навігаційними картами. Тільки зображення в цьому випадку буде на екрані дисплея, а традиційні олівець і прокладочный інструмент замінять маркери, візирі й детально розроблені діалогові процедури роботи оператора з ЕОМ. Крім того, за допомогою електронних карт можна оперативно одержати зображення потрібного району з точністю й у тому масштабі, який найбільше задовольняють оператора в цей момент і в конкретних умовах.

Такі системи постійно вдосконалювали, розширювали як склад збережених у їхній пам'яті даних, так і коло розв'язуваних задач. В одному з перших закордонних видеопрокладчиков — типу «Тонак» (Японія) — картографічна інформація була представлена грубо аппроксимированной береговою рисою й двома типами умовних знаків. А в пам'яті системи, що з'явився, «Вьюнав» (США) уже зберігаються досить точні відомості про береговій рису, ізобати, точкових оцінки глибин, радіолокаційних орієнтирах, про попередньо прокладений маршрут.

У найбільш зроблених зразках є розвитий банк дан, що включає не тільки інформацію, що втримується звичайно на радіолокаційних картах, але й додаткову — з лоцій, описів вогнів, знаків, радіотехнічних засобів (рис. 2.6).

Автономні технічні засоби

Засоби корекції

Засоби освітлення пристрою

Прилад сопряження

Дисплей

Пристрій вводу

Органи управління

МікроЕОМ

Пристрій сопряженя з радіоланцюгом

База даних

Пристрій вводу

Рис. 2.6. Структурна схема обладнання радіонавігаційного комплексу динамічної обробки даних

Незважаючи на постійне вдосконалювання техніки, створення апаратури, що дозволяє операторам повною мірою використовувати цифрову картографічну інформацію, пов'язане з подоланням більших технічних труднощів. Варіант подібної системи представлений на малюнку. Її основу становить пульт, обладнаний кольоровим графічним дисплеєм з високим ступенем дозволу, здатним забезпечити відображення інтегральної навігаційної інформації. Для висновку результатів розв'язку задач, різної довідкової, текстової й символьної інформації, а також для організації діалогу оператора з ЕОМ необхідні алфавітно-цифровий дисплей, клавіатура й інші органі керування. Обробка всієї інформації проводиться досить потужної микроэвм або персональної ЕОМ (ПЭВМ), зв'язаної обладнанням сполучення або з навігаційним комплексом, або з технічними засобами навігації, що забезпечують вироблення й одержання радіолокаційних даних про місцеположення й параметри руху, а також про обстановку в районі плавання. Необхідно запам'ятовувальний пристрій великої ємності з відповідним процесором (приладом бази даних) для зберігання цифрової картографічної інформації. Коректувати або одержувати відомості в море по радіоканалах можна за допомогою обладнання сполучення з радіолінією або обладнання введення.

РОЗДІЛ 3

РОЗРОБКА ПРОГРАМНИХ МОДУЛІВ АВТОМАТИЗАЦІЇ ОЦІНКИ РАДІОЛОКАЦІЙНОЇ ОБСТАНОВКИ