Методи зняття координат, що використовуються в АСУ

Навчальні питання та розподілення часу

Заняття № 2: Методи зняття координат цілей.

Обговорено на засіданні кафедри

ПРОТОКОЛ № 1

“ 29 ” серпня 2014 р

ХАРКІВ – 2014 р

Навчальний потік – 337

Час– 90 хвилин.

Місце –клас

Навчальні та виховні цілі:

-ознайомити студентів з методами зняття координат, що

використовуються в АСУ ;

-довесті до студентів структурні схеми і головні характеристики

пристроїв зняття даних в АСУ;

-виховувати у студентів почуття відповідальності за вивчення дисципліни,

любов до своєї військової професії та до Батьковщини взагалі.

Вступ 5 хв.

1. Методи зняття координат, що використовуються в АСУ 40хв. 2. Структурні схеми і головні характеристики

пристроїв зняття даних в АСУ 40хв.

Заключення 5 хв.

Навчально-матеріальне забезпечення :

1. Діапозитиви 1-3

2. Крейда, дошка.

Навчальна література:

1.АСУ войск ПВО СВ. Часть 1.Основы построения автоматизированных систем управления: Учебник. – К.: ВА ПВО СВ, 1989.

2.АСУ войск ПВО СВ. Часть 1. Основы построения автоматизированных систем управления. Альбом рисунков. – К.: ВА ПВО СВ, 1989.

3.Азаренков В.В.,Сорокин В.П.,Степанов Г.А.Автоматизированные системы управления войсковой ПВО.Обработка информации в автоматизированных системах управления войсковой ПВО.Конспект лекций.Киев:изд.ВА ПВО,1985г.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время все задачи, решаемые в АСУ, услов­но делят на задачи управления войсками и задачи управления боевыми средствами. К первой группе относятся задачи, воз­никающие, как правило, на этапе планирования боевых дейст­вий соединения, частей и подразделений войсковой ПВО:

1.Прогнозирование масштаба и характера боевых действий средств воздушного нападения противника.

2.Прогнозирование радиоэлек­тронной, радиационной и химической обстановки.

3.Оценка потен­циальных возможностей группировки войск ПВО

4.Планирование перемещения частей и подразделений,учетих состояния.

5.Пла­нирование технического обеспечения.

6.Оценка пози­ций радиоэлектронных средств и др.

Во вторую группу включа­ют задачи, которые решаются в ходе отражени. налета воз­душного противника. Примерами этих аадач могут служить сбор и обработка данных о воздушной обстановке, выработка реше­ний и передача целеуказаний средствами ПВО и т.д.В данной лекции изучаються задачи только второй группы.

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 ни­какие вычисления он не выполняет. Действия оператора определяются результатами визуальной оценки изображения на экране и эвристическими критериями. Так, цель обнаружива­ется по яркости отметки относительно фона. Координаты цели оцениваются по взаимному положению ее отметки и линий (ме­ток) азимута и дальности. Считанные оператором координаты передаются по каналам связи на пункты приема.

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

Генератор развертки формирует импульсы пилообразной формы , , помощью которых на индикаторе обста­новки создается радиалъно-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 кулевого положения с помощью редуктора и кулис преобразуется в углы поворота и , а последние -в пропорциональные им двоичные коды Хм и Ум. После преобразования кодов в напряжения возникает возможность высвечивания не 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, вводит­ся в ЭВМ. Вычислительная машина реализует алгоритмы вторич­ной обработки информации. По данным нескольких обзоров РЛС она рассчитывает составляющие скорости и текущие координаты цели, которые затем выдаются на индикатор обстановки.

В зависимости от того, отображаются или не отобража­ются на экране индикатора текущие координаты целей опера­тор АСУ работает в од«ом из двух режимов:

максимальной производительности,

по отклонению.

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

Рис. 2.1 Структурная схема автоматизированного способа съема координат целей.

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

При автоматическом способе в АСУ используется спе­циальная цифро-аналоговая аппаратура. Сущность процессов преобразования информации поясняет рис.2.2 и 2.3.

Обработка радиолокационных сигналов начинается с их дискретизации. Процесс дискретизации разбивается на два этапа: квантование по времени и квантование по уровню. С введением временного квантования развертка дальности РЛС разбивается на элементарные участки размером

,

а общее числе таких участков равно

где - период импульсов квантования;

с- скорость распространения электромагнит­ного излучения в атмосфере Земли ;

- максимальная дальность обнаружения РЛС.

При выборе периода квантования учитывают ряд сообра­жений.

Во-первых, необходимо обеспечить минимальную вероят­ность пропуска полезного сигнала. Для этого величина не должна превышать эффективной длительности отраженного импульса.

Во-вторых, необходимо сохранить разрешающую способ­ность РЛС. Следовательно, период не должен превышать длительности зондирующего импульса.

В-третьих, должна достигаться максимальная точность оценка дальности до цели квантованным данным. Всем этим требованиям удовлетворяет , выбранная из условия , где - интервал корреляции сигнала U (t), получаемого с выхода приемника РЛС.

Квантование по уровню состоит из сравнения входного сигнала U с пороговым уровнем . Если имеет место U , то квантователь выдает импульсы стандартной амплитуды и длительности, означающей логическую единицу. Если U то импульс в очередном временном интервале длительностью отсутствует (логический 0). В принципе в схеме квантователя могут использоваться и несколько уровней квантования, однако многоуровневые устройства широкого 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 запоминающее устройство ЦВМ и на индикатор обстановки.

При вращении антенны с периодом Т0 и одновременной посылке зондирующих импульсов с периодом Tп зона обзора РЛС разбивается на элементарные участки по азимуту (рис. 2.3). Угловой размер элементарного участка по азимуту

.

Общее число таких участков

.

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

Рис.2.2. Двоичное квантование радиолокационных сигналов: а) Структурная схема; б) Временные диаграммы.

Рис.2.3.Обнаружение пачки двоично-квантованных сигналов: а) Участок зоны обзора РЛС; б) Временные диаграммы фиксации границ пачки.

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

В настоящее время основными способами обнаружения и фиксации границ пачки являются программные способы. Сущ­ность их заключается в последовательном анализе двоичных сигналов, относящихся к выбранному кольцу дальности, и проверке условий обнаружения начала и конца пачки. В качестве критерия начала пачки часто принимают появле­ние некоторой совокупности из К единиц на заранее зафик­сированном количестве позиций l : “k из l (при )”. Типовыми критериями являются "2 из 2" и "3 из 4 при обяза­тельной второй". Здесь "2 из 2" означает, что начало пачки, фиксируется в том случае, если на двух смежных пози­циях содержатся две единицы. Критерии типа “К из l”иногда называются программами (или логиками) начала пач­ки.

В качестве критерия конца пачки принимают наличие се­рии из I, 2, 3.....S нулей подряд. Обнаружители, в которых для фиксации начала пачки используют программу “К из l”,а для фиксации конца пачки - программу "S нулей под­ряд", называют программными обнаружителями типа .

На рис.2.3 приведены временные диаграммы работы различных обнаружителей. Как видно, с увеличением l и S воз­растает систематическая ошибка намерения азимута

.

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 , передаются 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.