2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ОБ ОБСТАНОВКЕ

1. ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ

Первичная обработка радиолокационной информации производится на радиолокационных станциях или объектах АСУ и состоит в выделении из суммарного сигнала, полученного на выходе приемника, полезного (отраженного от цели) сигнала. Факт обнаружения этого сигнала обычно связывают с обнаружением цели. Одновременно в устройстве, осуществляющем первичную обработку, производится нумерация целей, определяются, кодируются, записываются в память ЭВМ или подготавливаются для передачи на другие устройства координаты обнаруженной цели.

Первичная обработка может производиться ручным, автоматизированным или автоматическим способами.

При ручном способе, применяемом в планшетной схеме управления средствами ПВО, обнаружение и определение координат цели производит оператор РЛС. Естественно, что никаких вычислений он не выполняет. Действия оператора определяются результатами визуальной оценки изображения на экране и эвристическими критериями. Так, цель обнаруживается по яркости отметки относительно иона. Координаты цели оцениваются по взаимному положению ее отметки и линий (меток) азимута и дальности. Считанные оператором координата передаются по каналам связи на пункты приема.

При автоматизированном способе съема координат целей используется схема, показанная на рис.2.1.

Г

Рис. 2.1. Схема автоматизированного способа съёма координат

енератор разверстки формирует импульсы пилообразной формы U_xn, U_yn, с помощью которых на индикаторе обстановки создается радиально-круговая развертка. Сигнал с выхода приемника РЛС поступает в канал подсвета индикатора и на экране возникает изображение. При съеме координат целей используется перемещаемая оператором по экрану светящаяся точка, называемая маркером. Линейное отклонение щупа механизма съема координат от нулевого положения L с помощью редуктора и кулис преобразуется в углы поворота а_x и а_y, а последние - в пропорциональные им двоичные коды Х_m и У_m. После преобразования кодов в напряжения возникает возможность высвечивания на индикаторе положения маркера.

Обнаружив цель, оператор совмещает маркер с серединой переднего фронта отметки и нажимает кнопку СЪЕМ. Координаты маркера, равные в этот момент координатам цели, вводятся в ЭВМ. Вычислительная машина реализует алгоритмы вторичной обработки информации. По данным нескольких обзоров РЛС она рассчитывает составляющие скорости и текущие координаты цели, которые затем выдается на индикатор обстановки.

В зависимости от того, отображаются или но отображаются на экране индикатора текущие координаты целей, оператор АСУ работает в режиме максимальной производительности или в режиме по отклонению.

В

Рис. 2.2. Двоичное квантование радиолокационных сигналов:

а) структурная схема устройства; б) временные диаграммы.

режиме максимальной производительности оператор вынужден работатъ в тех случаях, когда не видит результатов машинной обработки измеренных координат целей. Снимая с максимальной частотой данные о целях, он обеспечивает более качественное решение задач управления на пунктах приема данных о воздушной обстановке.

В режиме работы по отклонению оператор постоянно оценивает взаимное расположение на экране двух отметок: рассчитанного машиной текущего и измеренного РЛС фактического положения цели. Обнаружив рассогласование, оператор производит измерение координат и ввод их в ЭВМ. В этом режиме точность сопровождения цели обычно несколько выше и улучшаются условия работы оператора.

При автоматическом способе в АСУ используются специальная цифро-аналоговая аппаратура. Сущность процессов преобразования информации поясняется рис.2.2 и.2.3. О6работка радиолокационных сигналов начинается с их дискретизации. Процесс дискретизации разбивается на этапы квантования по времени и квантования по уровню. С введением временного квантования развертка дальности РЛС разбивается на элементарные участки размером

а общее число таких участков равно

,

где  - период импульсов квантования;

с - скорость распространения электромагнитного излучения в атмосфере Земли;

D_max - максимальная дальность обнаружения РЛС.

При выборе периода квантования учитывают ряд соображении.

Во-первых, необходимо обеспечить максимальную вероятность пропуска полезного сигнала. Для этого величина  не должна превышать эффективную длительность отраженного импульса.

Рис. 2.3. Обнаружение пачки двоично-квантованных сигналов

Во-вторых, необходимо сохранить разрешающую способность РЛС. Следовательно, период  не должен превышать длительность зондирующего импульса. В-третьих, должна достигаться максимальная точность оценки дальности до цели по квантовым данным. Всем этим требованиям удовлетворяет , выбранное из условия где _кор - интервал корреляции сигнала U(t), получаемого с выхода приемника РЛС. Квантование по уровню состоит в сравнении входного сигнала U(k) с пороговым уровнем U₀. Если U(k)  U₀, то квантователь выдает импульс стандартной амплитуды и длительности, означающий логическую единицу. Если U(k) < U₀, то импульс в очередном временном интервале длительностью отсутствует (логический нуль). В принципе в схеме квантователя могут использоваться и несколько уровней квантования, однако многоуровневые устройства применения не нашли. В связи с тем, что квантователи выдают только два вида выходных сигналов, они получили название бинарных или двоичных. Двоично-квантовые сигналы поступают в запоминающие устройства ЦВМ и на индикаторы обстановки. При вращении антенны с периодом Т₀ и одновременной посылке зондирующих импульсов с периодом Т_n зона обзора РЛС разбивается па элементарные участки по азимуту (см. рис.2.3). Угловой размер элементарного участка по азимуту Общее число таких участков

Следовательно, при временном квантовании общее количество элементарных ячеек, на которые разбивается зона обзора РЛС, равно

(2.1)

Каждой из ячеек в результате двоичного квантования амплитуд сигналов ставится в соответствие "1" или "0". Объем цифровых данных, подлежащих обработке в каждом обзоре станции, оказывается очень большим. Первоначально все данные запоминаются в оперативной памяти ЦВМ и отображаются на индикаторе обстановки. В дальнейшем они последовательно обрабатываются для каждого отдельно взятого кольца дальности. Обработка состоит в обнаружении пачки отраженных от цели двоично-квантовых сигналов и установлении границ _н и _к (начало и конец, см. рис.2.3).

В настоящее время основными способами обнаружения и фиксации границ пачки являются программные способы, сущность которых заключается в последовательном анализе двоичных сигналов, относящихся к выбранному кольцу дальности, и в проверке условий обнаружения начала и конца пачки. В качестве критерия начала пачки часто принимают появление некоторой совокупности их k единиц на заранеe зафиксированном количестве позиций l: "k из l (при k  l)". Критерии типа "(k из l)" иногда называются программами (или логиками) начала пачки.

В качестве критерия конца пачки принимают наличие серия 1, 2 3, ..., s нулей подряд. Обнаружители, в которых для фиксации начала пачки используют программу "k из l", а для фиксации конца пачки - программу "s нулей подряд", называют программными обнаружителями типа "k/l – 0/s".

На рис.2.3 приведены временные диаграммы работы различных обнаружителей. Как видно из рисунка, с увеличением l и s возрастает систематическая ошибка измерения азимута

(2.2)

В то же время при уменьшении l и s увеличивается вероятность обнаружения ложных целей и "расщепления" больших пачек на несколько малых.

Автоматическая обработка данных по описанным критериям может производиться аппаратными или программными средствами. Измеренные координаты цели, то есть D и , передастся с РЛС по каналам телекодовой связи на автоматизированные командные пункты для последующей обработки. Если первичная обработка информации производится в АСУ, то координаты D и  записываются в специальные области памяти ЭВМ.