Принципы, способы и классификация третичной обработки радиолокационной информации

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 подобиепервичной 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 когерентностиМП 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 РЛСможно 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 когерентностьюпространственная 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 РЛСфазовая 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 t₁интервал 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: 6·10² +2·10¹ +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 Р₁ и Р₃ 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 Р₁ и Р₃ излучается импульс Р₂ следующий через 2±0,15 мкс после импульса Р₁. 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 РК₁ и РК₃ .Временной интервал между ними зависит от кода запроса и определяется в со­ответствии с табл. 5.2.

Совместно с импульсами РК₁ и РК₃ может передаваться сигнал «бедст­вие», который должен отстоять от импульса РК₃ на 6 мкс.

После координатного кода следует ключевой код, состоящий из трех им­пульсов РКИ_1..3 Интервал τ _к__кл, между импульсом РК₃ координатного хода и импульсом РКИ₁ 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 РК₂ 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 F₁и F₂, 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 F₂ 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 F₂ 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 D₁⁼l; D₂⁼l; D₄⁼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 :А₁=0; А₂=0; А₄=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: В₁=0; В₂=0; В₄=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 С₁=1; С_г=1; С₄=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 Р₁и Р₃ 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 F₁и F₂.Совпадение импульсов F₁и F₂фиксируется 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 Р₁ и Р₃ 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 2²³ (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.