Назначение, решаемые задачи и функциональный состав тракта ШП

Введение

 

 

Среди средств наблюдения за обстановкой, применяемых на подводных лодках, основное значение имеют пассивные средства и в частности средства шумопеленгования, работа которых не демаскирует подводную лодку и обеспечивает сохранение ею основного тактического преимущества - скрытности действия. Кроме того, благоприятные гидрологические условия и низкий уровень собственных помех обеспечивают возможность обнаружения сильношумящих надводных целей на очень больших дистанциях, доходящих до 200 км и более и превосходящих дальности действия любых других средств наблюдения.

Необходимость установки на современных кораблях большого количества разнообразной аппаратуры, широкий круг задач, решаемых гидроакустическими средствами, и стремление обеспечить максимальную экономию средств, габаритов и массы привели к появлению в составе их радиотехнического вооружения сложных многофункциональных гидроакустических комплексов, состоящих из большого числа разнообразных гидроакустических средств, конструктивно связанных между собой.

Ранее были рассмотрены общие вопросы, касающиеся гидроакустических средств, и дана обобщенная характеристика типового гидроакустического комплекса (ГАК). Очевидно, что следующий этап работы должен предусматривать изучение основных составных частей ГАК - его трактов. Исходя из этого ниже приводятся сведения, характеризующие особенности построения и работы устройств тракта шумопеленгования в звуковом диапазоне частот.

 

 

Назначение, решаемые задачи и функциональный состав тракта ШП

Тракты шумопеленгования гидроакустических комплексов (ШП ГАК) являются пассивными средствами наблюдения, обеспечивающими поиск, обнаружение целей по сплошной части спектра шумового поля в звуковом диапазоне частот (ЗДЧ), а также измерение угловых координат для выработки целеуказания оружию.

Дополнительно тракт позволяет производить объективную классификацию целей оператором по характеру спектра и вырабатывать классификационные признаки в процессе длительного слежения за ними.

В наиболее полном объеме тракт ШП аналоговых и аналогово-цифровых (АЦ) ГАК решает следующие задачи:

• поиск, полуавтоматическое и автоматическое обнаружение одиночных сильношумящих и групповых надводных целей в ближней зоне акустической освещенности (БЗАО) и в дальних зонах акустической освещенности (ДЗАО);

• поиск, полуавтоматическое и автоматическое обнаружение одиночных срав­нительно малошумных подводных целей в ближней и первой ДЗАО;

• грубое определение угловых координат целей при их обнаружении с дискретной выдачей данных в счетно-решающее устройство (СРУ) систем управления оружием;

• точное определение угловых координат в процессе слежения за целями с непрерывной выдачей текущих значений в СРУ систем управления оружием;

• предварительная субъективная классификация целей оператором на слух (по характеру спектра шумов) и визуально (по признакам, выявляемым на экранах индикаторов);

• подготовка исходных данных для объективной классификации.

В ряде ГАК при использовании бортовых антенн в виде протяженной решетки тракт дополнительно решает задачи поиска, полуавтоматического обнаружения и определения координат целей с повышенной разрешающей способно­стью по курсовому углу (КУ) для выявления одиночных целей в составе группо­вой.

В качестве критериев при делении тракта на функциональные каналы используются класс решаемых задач (обнаружение или точное определение координат в процессе длительного сопровождения) и способ обзора пространства при обнаружении (круговой или секторный, последовательный или параллельный и т.д.).

Как правило, в состав тракта входят один или несколько каналов обнаружения и несколько каналов автоматического сопровождения целей (АСЦ)

Количество каналов определяется числом и разнообразием решаемых носителем тактических задач и возможностями размещения на нем аппаратуры с точки зрения массогабаритных характеристик.

Для типового тракта ЩП АЦ ГАК характерны (рис 1).

а) при использовании основной носовой цилиндрической антенны

• канал последовательного кругового обзора – ПКО;

• канал одновременного кругового обзора – ОКО;

• несколько идентичных каналов автоматического сопровождения целей АСЦ-1,АСЦ-2,...,АСЦ-ЛГ;

• два идентичных устройства прослушивания - УПр-1, УПр-2, подключаемых независимо к любому из каналов АСЦ;

б) при использовании бортовой антенны в виде протяженной плоской решетки:

• канал бортового (последовательного секторного) обзора - БО (ПСО),

• дополнительный канал автоматического сопровождения целей –

АСЦ-Д;

• устройство прослушивания - УПр-3, подключаемое к каналу АСЦ-Д.

Рис. 1. Обобщенная структурная схема тракта ШП ЗДЧ

Акустическая антенна (АА) – предназначена для:

Ø преобразование акустической энергии в электрическую энергию,

Ø совместно с другими устройствами тракта шумопеленгования формирует и вращает ДН в горизонтальной плоскости (ГП) и вертикальной плоскости (ВП).

Канал последовательного кругового обзора (канал ПКО) -предназначен для:

преобразование акустической энергии в электрическую энергию,

формирования и вращает ДН в горизонтальной плоскости (ГП) и вертикальной плоскости (ВП), совместного с другими устройствами тракта шумопеленгования,

предварительной обработки сигнала при помощи предварительных усилителей (ПУ), которые решают задачи: предварительного усиления сигнала для снижения влияния электрических помех; защиты входных цепей тракта от сигналов большой интенсивности; предварительной частотной селекции и распределения стимулирующего сигнала при контроле работоспособности.

формирования и сканирования ДН в вертикальной плоскости ФрДН ВП,

додетекторной обработки ПФ и УОГ,

формирования и сканирования ДН в горизонтальной плоскости ФрДН ГП,

детекторной Д и последетекторной УПДО обработок,

отображения и регистрации информации УОИ и PC,

синхронизации и управления работой УСн.

 

Любое пассивное средство включает в свой состав четыре группы уст­ройств (рис.1.2), последовательно решающих задачи:

Ø пространственно-временную обработку (ПВО);

Ø частотно-временную обработку (ЧВО);

Ø принятия решения и отображения информации;

Ø синхронизации и управления работой.

Пространственно-временная обработка (ПВО) служит для предварительной оптимизации характеристик обнаружения и селекции сигналов в координатах пространство-время.

Другими словами, она начинается с приема информации и заканчивается формированием диаграммы направленности, обеспечивающей пространственную избирательность.

Эту задачу решают устройства преобразования энергии (акустическая антенна - АА), формирования временных распределений и суммирования входного сигнала (смеси полезного сигнала и помехи) (формирователи диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях - ФрДН).

Названные устройства в совокупности с сопутствующими им, например устройствами предварительной обработки УПрО, называют диаграммоформирующими устройствами.

Устройства частотно-временной обработки производят дальнейшее преобразование входного сигнала в интересах выделения полезного сигнала с заданными вероятностными характеристиками и передачу последнего в устройства отображения информации УОИ и регистрации сигналов PC для решения задач обнаружения цели, и для определения угловых координат целя в процессе длительного автоматического сопровождения ее.

При решении первой задачи используют в основном аддитивные и корреляционные обнаружители, реализующие максимальный метод пеленгования.

Во втором случае применяют обнаружители-пеленгаторы, реализующие нулевой метод пеленгования.

Рис. 1. 2. Упрощенная функциональная схема одного канал обнаружения и пеленгования тракта ШП

В обоих случаях схемы производят вычисление корреляционного интеграла. Однако при обнаружении вычисляется автокорреляционная функция входного процесса от двух половин рабочего сектора антенны, а при пеленговании - автокорреляционная функция входного процесса от одной половины рабочего сектора антенны и его производной от другой. Указанные задачи решают устройства додетекторной УДО, детекторной КД и последетекторной ПДО обработок. Взаимосвязь между устройствами и изменение режимов их работы осуществляют устройствами синхронизации и управления работой УСн.

При использовании бортовых антенн дополнительно включается коммута­тор борта (КмБ), а при сопряжении с УОИ цифрового вида - устройства преобра­зования информации в двоичный код (УПИ). Ряд устройств при комплексировании являются общетрактовыми и участвуют в работе всех или нескольких кана­лов (УОИ, ЦВС, УСн).

 

 

Рис. 1. 3. Структура типового тракта обнаружителя

Задачей любого тракта обнаружения является (помимо представления сигнала в виде, удобном для принятия решения), преобразование смеси сигнала и помехи таким образом, чтобы заданное отношение сигнал/помеха на выходе решающего звена (коэффициент надежности приема - ) обеспечивалось при минимальном отношении сигнал/помеха на входе тракта (коэффициент распознавания - ).

Качество тракта обработки характеризуется отношением этих коэффициентов , которое называют коэффициентом помехоустойчивости обнаружителя

Эффективность тракта ШП определяется его тактическими и связанными с ними техническими параметрами.

К основным тактическим параметрам относятся: дальность действия, сектор и способ обзора пространства, точность определения угловых координат, разрешающая способность и др.

Основными техническими параметрами являются: диапазон рабочих частот, параметры амплитудно-частотных и фазовых характеристик, диаграмм направленности и др.

Дальность действия средств шумопеленгования зависит в основном от трех факторов:

Ø уровня шумности цели,

Ø условий распространения звука в морской среде;

Ø энергетического потенциала.

Для пассивных трактов энергетический потенциал определяется, прежде всего, помехоустойчивостью, под которой понимают минимальное отношение сигнал/помеха на входе тракта, обеспечивающее заданные вероятности правильного обнаружения и ложных тревог на его входе с учетом коэффициента различимости индикаторов.

Решение задач обнаружения в широком диапазоне шумности целей от десятых долей до сотен паскалей привело к созданию двух независимых каналов:

первый (ПКО), оптимизирован для обнаружения средне- и сильно шумящих целей в диапазоне до нескольких сотен километров,

второй (ОКО) - для обнаружения малошумящих целей на дистанциях до нескольких десятков километров.

В первом случае для повышения помехоустойчивости рабочий диапазон канала разбит на три поддиапазона с шириной полосы пропускания 1,5 2 октавы и частотами, оптимизированными к БЗАО, - 3-й частотный диапазон (ЧД), 1-й и 2-й ДЗАО - 2-й и 1-й ЧД соответственно.

Во втором случае для уменьшений объема аппаратуры канал ОКО оптимизирован только для 1-й ДЗАО, поэтому его частотный диапазон со­ответствует 2-му ЧД канала ПКО.

В ряде аналоговых и АЦ ГАК используются протяженные (в несколько десятков метров) антенны; расположенные по бортам носителя в зоне с минимальным уровнем помех и обеспечивающие работу каналов обнаружения целей с высокой разрешающей способностью по КУ и каналов автоматического сопровождения.

Каналы БО (ПСО) оптимизированы к работе по сильношумящей групповой цели во 2-й и 1-й ДЗАО и имеют, как правило, два частотных диапазона, приблизительно равных 1-му и 2-му ЧД канала ПКО.

По сравнению с каналами обнаружения, пеленгаторы (каналы АСЦ) имеют более высокий порог принятия решения, обусловленный требованиями к устойчивости сопровождения цели в любом из ЧД, поэтому дальность действия указанных каналов не превышает 0,7 от максимальной дистанции обнаружения.

Каждый канал АСЦ основной носовой цилиндрической антенны может работать в любом из трех диапазонов частот по любой цели, обнаруженной каналами ПКО и ОКО, а канал АСЦ-Д - в любом из двух диапазонов частот канала БО.

При субъективной классификации целей оператором с помощью уст­ройств прослушивания весь рабочий диапазон тракта для выявления классифи­кационных признаков разделяется на два поддиапазона.

В результате, дистанции прослушивания шумов целей составляют 0,7 от максимальной дальности их обнаружения каналами ОКО и ПКО.

Поисковый потенциал каналов обнаружения характеризуется пределами и периодом обзора пространства, зависящими от способа обзора и предъявления информации оператору. При использовании носовой цилиндрической антенны сектор обзора в горизонтальной плоскости составляет в среднем 300° и ограни­чивается корпусом носителя и значительным уровнем помех работе ГАК от гребных винтов. В вертикальной плоскости сектор определяется наиболее веро­ятными углами прихода лучей при разных типах гидрологии и составляет ±(15 20)°.

В каналах с последовательным обзором пространства информация от цели с определенного направления поступает дискретно с периодом вращения ДН. Время поступления информации определяется шириной ДН и скоростью ее вра­щения. В результате, отношение времен обзора пространства и наблю­дения за целью () для разных ЧД находится в пределах от 8 до 32, что при зональной структуре акустического поля может привести к пропуску цели. Для устранения этого необходимо либо повышать скорость вращения ДН, либо уве­личивать число ДН, одновременно осуществляющих обзор пространства. С другой стороны, необходимо, чтобы () было достаточным для обнаружения сигнала с заданными характеристиками. В общем случае ()определяет время интегрирования процесса или время накопления информации , однако в со­временных аналоговых и АЦ ГАК время накопления ограничивается возможно­стями памяти, нестабильностью параметров устройств обработки, изменением характера сигнала цели, анизатропностью и нестационарностью помехи и др. В общем случае оно не превышает 50…80 с. Поэтому одноканальный обнаружитель с последовательным обзором не в состоянии производить обнаружение малошумных подводных целей на больших дистанциях (1-й ДЗАО).

Для исключения пропуска малошумных целей необходим многоканальный обнаружитель с одновременным обзором пространства, каждый канал которого производит пространственную и частотно-временную обработку информации в телесном угле, определяемом ДН. Тогда время обзора становится равным времен ни наблюдения за целью. Для уменьшения габаритов и массы аппаратуры обзор пространства в вертикальной плоскости производится дискретно с шагом, равным ширине ДН. Выбор требуемого угла наклона (УН) ДН производится опера­тором по рекомендации БИУС или на основе учета гидрологии в соответствии с руководящими документами.

Для канала БО сектop обзора в ГП определяется возможностью сканиро­вания ДН и составляет в среднем (30.. 150)° на каждый борт. Сканирование в ВП, как правило, не производится. Сектор обзора определяется шириной ДН и составляет на низких частотах десятки градусов. С учетом того, что канал рабо­тает по сильношумящей групповой цели, при обнаружении используется после­довательный обзор сектора с малыми скоростями: десятые доли градуса в секун­ду на дистанциях в сотни километров и единицы градусов в секунду на дистан­циях в десятки километров.

Секторы обзора каналов АСЦ в обеих плоскостях, как правило, соответст­вуют пределам обзора каналов обнаружения. При использовании устройств про­странственной обработки каналов АСЦ в трактах гидролокации сектор обзора в ВП увеличивается до (40...50), что позволяет производить обнаружение целей в зоне тени за счет донных отражений. Скорость сопровождения определяется максимально возможной тангенциальной составляющей скорости цели и не пре­вышает 1 °/с Скорость наведения ДН на цель может достигать десятков граду­сов в секунду и ограничивается техническими возможностями приводов сопро­вождения.

Под разрешающей способностью каналов по КУ () понимают способ­ность раздельного наблюдения двух близкорасположенных целей с равными от­ношениями сигнал/помеха на входе. Потенциальная (предельная) разрешающая способность определяется формой сигнала и отношением сигнал/помеха на вхо­де устройства обработки. Для достаточно больших отношений и аппроксимации ДН гауссовой кривой При прямоугольной аппроксимации где - ширина ДН в ГП.

Наиболее распространенный мерой количественной оценки точности из­мерения КУ является среднеквадратичная ошибка пеленгования. При большом отношении сигнал/помеха на входе индикаторного устройства потенциальная приборная ошибка пеленгования определяется выражениями:

- для максимального метода;

- для фазового метода;

- для фазоамплитудного метода,

где - среднегеометрическая длина волны диапазона; - расстояние между "эквивалентными приемниками" при делении рабочего сектора антенны на две половины и - отношение сигнал/помеха (по мощности) в каналах пеленгатора. Для малых отношений сигнал/помеха при приеме на слух максимальным мето­дом точность пеленгования определяется практически значением . В резуль­тате, приборная ошибка обнаружителей составляет (1...3)⁰. Каналы АСЦ за счет использования нулевых методов пеленгования и большого времени усреднения измерений (порядка 20...30 с) обладают высокой точностью, достигающей не­скольких единиц угловых минут.

 

 

КАНАЛЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ

 

Рис. 2.1. Структурная схема типового канала ПКО

 

Антенна располагается в специальной выгородке в носовой оконечности носителя, в зоне с минимальным уровнем помех при работе тракта. Для более эффективного использования объема выгородки иногда на единой несущей конструкции (в виде герметичной капсулы цилиндрической формы) совмещают антенны разных трактов ГАК.

Общее число приемных элементов антенны , располагаемых в

горизонтальных поясах по элементов в каждом. Для формирования ДН в горизонтальной плоскости используется 120-градусный сектор цилиндра, а в вертикальной - его высота.

Антенна тракта ШП дополнительно обеспечивает прием сигналов тракта связи и опознавания.

Устройства предварительной (ПУ) обработки решают задачи: предварительного усиления сигнала для снижения влияния электрических помех; защиты входных цепей тракта от сигналов большой интенсивности; предварительной частотной селекции и распределения стимулирующего сигнала при контроле работоспо­собности. В состав устройства входят предварительных усилителей (ПУ), расположенных внутри капсулы для уменьшения длины кабельных трасс. Защи­та входа ПУ производится 2-сторонним ограничителем. Для повышения помехо­устойчивости применяется специализированный входной усилитель с мини­мальным уровнем электрических помех. Предварительная частотная селекция производится фильтром верхних частот (ФВЧ) с граничной частотой, равной ми­нимальной частоте рабочего диапазона. С выхода ПУ сигнал поступает: по кана­лам обнаружения в устройство формирования ДН в ВП, а по каналам АСЦ - в устройство формирования ДН в ГП.

Устройства формирования и сканирования ДН в ВП обеспечивают для каждого из вертикальных столбов антенны формирование диаграмм направ­ленности, УН осей которых смещен на величину, равную ширине ДН на уровне 0,7 по давлению. Одновременно устройства производят выбор требуемого УН по команде УСн. Формирование ДН с УН = 0° производится при суммировании сигналов от приемных элементов вертикального столба, а с остальными УН — за счет введения определенных временных сдвигов между ними, обеспечивающих поворот фронта плоской волны на заданный угол. Устройства собраны на активных линиях задержки и резистивном сумматоре.

Устройства додетекторной обработки обеспечивают частотную селекцию входного процесса по трем частотным диапазонам и его стационаризацию (нормирование). В ряде случаев, когда они являются общими для каналов ПКО и ОКО, устройства располагаются между формирователями ДН в горизонтальной и вертикальной плоскостях (рис.2.1). Частотная селекция осуществляется квази­оптимальным диапазонным полосовым фильтром с прямоугольной передаточной характеристикой. Функцию нормирующего устройства выполняет усилитель-ограничитель (УОГ). Нормирование входного сигнала дополнительно позволяет автоматизировать процесс обработки. Входной сигнал трех частотных диапазо­нов параллельно поступает в устройство формирования и сканирования ДН в ГП канала ПКО, а 2-го ЧД - дополнительно и в аналогичное устройство канала ОКО.

Устройство формирования и вращения ДН в горизонтальной плоскости обеспечивает в каждом частотном диапазоне формирование трех разнесенных в пространстве ДН и их синхронное вращение в ГП. Использование в канале муль­типликационного способа обработки потребовало формирования промежуточ­ных ДН от правой и левой половин рабочего сектора антенны. Результирующая ДН получается за счет перемножения сигналов полусумм на корреляционном де­текторе. Рассмотренный вариант относится к максимальному корреляционному методу, формирующему на выходе симметричную автокорреляционную функ­цию. Формирование ДН производится за счет компенсации времен запаздывания фронта волны на приемных элементах цилиндрической антенны и последующе­го суммирования процесса на пассивных линиях задержки. Рабочим является сектор антенны порядка 120°. Для уменьшения при заданном в каждом ЧД одновременно формируется три ДН, оси которых смещены относительно центральной оси на угол 112,5°. В качестве формирователя используется индук­ционный коммутатор-компенсатор машинного типа, конструктивно хорошо со­гласующийся с антенной цилиндрического типа. Устройство и работа такого компенсатора подробно были рассмотрены ранее. Работа в трех ЧД обеспечива­ется тремя идентичными поясами коммутации, расположенными на статоре и роторе компенсатора.

Вращение ротора с постоянной скоростью обеспечивается исполнитель­ным двигателем, входящим в состав электромеханического привода, работа ко­торого будет рассмотрена в дальнейшем Входной сигнал с различных направле­ний наблюдения, число которых кратно ширине ДН, по каждому из трех ЧД по­ступает в устройства детекторной обработки.

Устройства детекторной (корреляционной) обработки (рис.2.2) достаточно просто реализуются на основе перемножителя по схеме 2-полу-периодного фазочувствительного ключевого детектора КД. Число параллельно работающих уст­ройств определяется количеством синхронно вращающихся ДН и частотных диапазонов. Сигнал от одной половины рабочего сектора антенны (основная цепь) после промежуточного усиления, компенсирующего затухание в индукционном компенсаторе, поступает на сигнальные входы ключей ФЧД.

 

Рис. 2.2. Структурная схема детекторной и последетекторной обработок

Сигнал от другой половины (опорная цепь) с помощью усилителя-ограничителя преобразуется в прямоугольные импульсы, построенные на точках его перехода через нуль, и поступает на управляющие входы ключей ФЧД. Выходной эффект на фильтре нижних частот (интеграторе) ФНЧ1 будет максимальным при совпадении фаз процесса в обеих цепях. При возникновении сдвига по фазе за счет отклонения ДН от направления на цель выходной эффект уменьшается и становится равным нулю при сдвиге, равном 90°. В результате формируется автокорреляционная функция, соответствующая пеленгационной характеристике обнаружителя при максимальном методе пеленгования. Постоянная времени ФНЧ1 приблизитель­но согласована с длительностью импульса в 1-м частотном диапазоне.

Устройства последетекторной обработки производят параллельную обра­ботку сигнала в трех ЧД и отличаются постоянными времени ФНЧ Каждое уст­ройство обеспечивает квазиоптимальную фильтрацию огибающей входного сиг­нала, согласованную со спектром серии из импульсов, и его центрирование.

Эффективная длительность импульса определяется шириной ДН и скоро­стью ее вращения. Его форма повторяет характеристику направленности, а пери­од следования зависит от скорости вращения и числа параллельно сформирован­ных ДН. Максимально возможное число импульсов в серии определяется тре­буемым и техническими возможностями аналогового емкостного накопите­ля.

При равномерной спектральной плотности мощности помехи (отрезок бе­лого шума) квазиоптимальный фильтр серии из импульсов реализуют в виде последовательного соединения двух фильтров. Первый из них имеет передаточ­ную функцию , согласованную со спектром одиночного импульса, а второй – гребенчатую передаточную функцию . Результирующая передаточная функция определяется их произведением. В качестве первого используется RC- фильтр НЧ (интегратор) ФНЧ2 с постоянной времени, равной эффективной дли­тельности импульса для данного ЧД. Для формирования гребенчатой функции используется синхронный фильтр, представляющий собой набор ФНЧ Их коли­чество пропорционально числу направлений наблюдения (НН), кратному отно­шению величины сектора обзора к ширине ДН. Коммутация фильтров произво­дится синхронно с прохождением диаграммой направленности каждого из НН В результате каждая ячейка фильтра накапливает процесс с определенного НН, а фильтр называют синхронным или накапливающим.

Решение о наличии сигнала принимается по приращению постоянной со­ставляющей на выходе детектора. Однако, даже при отсутствии сигнала, на его выходе всегда присутствует постоянная составляющая и флуктуация помехи. Поэтому для исключения их влияния на работу накопителя производится центрирование процесса, т.е. снятие постоянной составляющей помехи с помощью ФВЧ в виде дифференцирующей цепи. Коммутатор записи КмЗ обеспечивает подключение строго определенной ячейки накопителя при последовательном прохождении каждого НН тремя синхронно вращающимися ДН, а коммутатор, считывания КмС производит последовательное подключение ячеек на выход устройства синхронно с формированием развертки по КУ при отображении и ре­гистрации информации. Управление коммутаторами производится импульсами, сформированными в узле управления (УУ) в зависимости от кода пеленга, по­ступающего от задающего вала обзора (ЗВО).

Устройство преобразования информации обеспечивает масштабирование огибающей процесса для его согласования с размером поля индикаторов, а также преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую (рис. 2. 3).

Устройство содержит согласующий усилитель СУ с высоким входным со­противлением, препятствующим разряду накопительных ячеек, и электронный ключ ЭК, управление которым производится импульсом, сформированным в уз­ле управления УУ. Последовательность выборок поступает параллельно на два масштабирующих усилителя МУ, один из которых работает на УОИ, а второй - на PC.

Рис. 2. 3. Структурная схема устройства преобразования информации

Рис. 2.4. Структурная схема устройства синхронизации и регистрации сигналов

С помощью преобразователя вал-код ПВК аналоговые значения пеленга и КУ преобразуются в двоичный код. Код пеленга используется для работы ком­мутаторов записи и считывания информации, а КУ - для формирования развер­ток в устройстве отображения.

 

Рис. 2.5. Структурная схема типового канала ОКО

 

Устройства детекторной и последетекторной обработок обеспечивают: выделение и квазиоптимальную фильтрацию огибающей процесса с двумя по­стоянными времени, ее центрирование, и сведение результатов обработки в один канал с разнесением по времени для передачи информации в УОИ. Детектирова­ние процесса в каждом из направлений наблюдения производится квадратичны­ми детекторами. Последетекторная обработка (рис. 2.6) реализуется набором ФНЧ. Степень сглаживания флуктуации огибающей зависит от постоянной вре­мени фильтров. Поэтому для реализации "большого" и "малого"накоплений для каждого НН используют две параллельные цепи, состоящие из ФНЧ с соответст­вующей постоянной времени, и ФВЧ для центрирования сигнала. Переключение цепей производится коммутатором накопления КмН по команде оператора. Считывание информации из параллельных пространственных каналов наблюде­ния при ее выводе на УОИ обеспечивается с помощью коммутатора считывания КмС.

 

Рис. 2. 6. Структурная схема устройств последетекторной обработки

 

 

Устройства преобразования информации, автоматического обнаружения и управления коммутатором считывания аналогичны таким же устройствам, ис­пользуемым в канале ПКО. Для синхронизации работы коммутатора считывания с формированием развертки по КУ на УОИ используется код КУ задающего вала обзора канала ПКО.

 

 

Рис. 2.7. Структурная схема типового канала БО

 

Устройства предварительной обработки являются общими для каналов БО и АСЦ-Д и выполняют те же функции, что и в каналах основной антенны. Пред­варительные усилители ПУ для уменьшения длины кабельных трасс при боль­шой протяженности антенны размещаются в герметичных блоках вне прочного корпуса носителя. Дополнительно устройства обеспечивают переключение ан­тенн правого и левого бортов за счет коммутации цепей их питания. С выхода ПУ в канале БО сигнал поступает в устройства додетекторной обработки УДО, а в канале АСЦ-Д - в устройства формирования и сканирования ДН в ГП.

Устройства додетекторной обработки обеспечивают частотную селекцию по двум ЧД, выбор одного из них по команде оператора и нормирование входно­го процесса. В состав УДO входят полосовые диапазонные фильтры, коммутаторы диапазонов и усилители-ограничители. Данные устройства аналогичны та­ким же устройствам в каналах обнаружения основной антенны.

Устройства формирования и сканирования ДН в горизонтальной плоско­сти для унификации с каналом АСЦ-Д производят в каждом из двух ЧД форми­рование ДН от правой и левой половин антенны и их синхронное сканирование с одной из двух скоростей, выбираемой по команде оператора. Формирование ДН производится суммированием сигналов от приемных элементов, а сканирование ДН - введением временных сдвигов между ними с помощью пассивных линий задержки.

Устройства детекторной и последетекторной обработок производят квази­оптимальную фильтрацию огибающей процесса (рис. 2.8).

 

 

Рис. 2.8. Структурная схема устройств детекторной и последетекторной обработок

Постоянная времени ФНЧ (интегратора) согласуется с эффективной дли­тельностью импульса, которая определяется шириной ДН и скоростью обзора пространства и изменяется в пределах от 1 до 8 с. В устройстве предусмотрена возможность переключения ФНЧ с помощью коммутаторов ЧД Км 1 и скорости сканирования Км 2. Выбор ЧД и скорости обзора пространства производится оператором исходя из тактической ситуации. Выходной сигнал после промежу­точного усиления поступает на амплитудный регистратор сигналов.

Устройство регистрации сигналов является индикатором электромехани­ческою типа, используемым одновременно и для документирования информации. Принцип работы устройства аналогичен рассмотренному в 2.1 для канала ПКО. Отличие состоит в том, что развертка по КУ формируется одновременно только для одного из ЧД, с одной скоростью обзора пространства (по выбору оператора). Регистрация выбранного режима осуществляется записью на специ­альном поле справа и слева от развертки вертикальной линии при работе во вто­ром ЧД и с "большой" скоростью сканирования соответственно. Визир КУ обеспечивает полуавтоматическую выдачу данных во внешние системы.

Устройство синхронизации выполнено в виде электромеханического при­вода, обеспечивающего последовательный обзор заданного сектора пространства и синхронизацию формирования развертки по КУ на PC с работой устройства формирования и сканирования ДН в горизонтальной плоскости. В него входят: задающий вал обзора, устройство управления сканированием и исполнительные приводы барабана и курса PC. Задающий вал обзора аналогичен рассмотренному в 2.1 для канала ПКО, но может работать с двумя скоростями вращения за счет изменения амплитуды сигнала, поступающего на тахометрический следящий привод.

 

 

КАНАЛЫ ПЕЛЕНГОВАНИЯ ЦЕЛЕЙ

 

Пеленгование предполагает определение с высокой точностью направле­ния прихода в горизонтальной и вертикальной плоскостях прямых сигналов от объекта наблюдения при длительном слежении за ним. Поэтому каналы пелен­гования содержат пеленгатор и связанный с ним следящий привод, обеспечи­вающий сопровождение цели по угловым координатам. Повышение точности работы пеленгатора и его сопряжение с приводом обеспечиваются применением методов, формирующих несимметричную (нулевую) пеленгационную характери­стику, при которой полезный выходной эффект по значению и знаку пропорцио­нален отклонению оси ДН от направления на источник сигнала. К этим методам относятся фазоамплитудный, суммарно-разностный и "нулевой" корреляцион­ный (схема Гванеллы). По точности пеленгования методы почти совпадают, но первые два требуют высокой идентичности как фазовых, так и амплитудных ха­рактеристик, а последний - только фазовых. Поэтому пеленгатор по схеме Гва­неллы получил наиболее широкое применение. По типу привода каналы АСЦ разделяют на каналы, использующие электромеханический и электронный спо­собы сканирования ДН. Принципиальной разницы между ними нет, и каналы АСЦ различаются только схемными решениями при построении устройств про­странственной обработки и приводов сопровождения.

Рис. 3.1. Структурная схема типового канала АСЦ