Рабочее место испытателя активных радиолокаторов
Рабочее место испытателя (РМИ) активных радиолокаторов содержит источник 1 сигналов единого времени (СЕВ), источник 2 эталонных данных (ЭД) для испытаний и тестирования радиолокационной станции (РЛС) и источник 3 контролируемых радиолокационных данных (РЛД) испытуемой РЛС, соединенные через устройство 4 цифровой обработки данных (УЦОД) с блоком 5 управления и документирования. Источник 3 контролируемых радиолокационных данных (РЛД) РМИ выполнен в виде проводной и/или беспроводной интерфейсных линий связи с возможностью подключения к штатному разъему выдачи РЛД контролируемой РЛС. РЛД контролируемой РЛС выдаются в местной полярной системе координат, включающей дальность {Rво}, азимут {
во) и угол места {
во} воздушных объектов (ВО), сопровождаемых РЛС и проходящих через ее зону ответственности. Источник 2 эталонных данных (ЭД) для тестирования испытуемой РЛС выполнен в виде последовательно соединенных радиоприемника 2.1 сквиттерных сигналов бортовых передатчиков радиовещательного наблюдения системы ADS-B о географической широте Шво, долготе Дво и высоте Н во воздушных объектов (ВО) и преобразователя 2.2 географических координат {Шво, Дво, Нво} ВО в эталонные местные полярные координаты тестируемой РЛС {R э
во, эво, эво}. РМИ обладает повышенной точностью измерений параметров РЛД тестируемой РЛС и повышенной достоверностью результатов ее испытаний. 4 з.п.ф., 1 ил.
Полезная модель относится к области радиолокации и испытаний радиолокационных станций (РЛС), конкретно к конструкции рабочего места испытателя активных радиолокаторов.
Согласно /1÷10/ испытание является наиболее достоверным способом оценки характеристик РЛС. В процессе испытания определяют все основные характеристики РЛС: дальность обнаружения целей, дальность обнаружения траекторий целей, количество сопровождаемых траекторий целей, точность измерения координат и другие. Испытание РЛС представляет собой технически и организационно сложный, дорогостоящий и продолжительный этап. Поэтому упрощение и удешевление испытания при сохранении или повышении достоверности и точности его результатов является чрезвычайно актуальной задачей.
Известные /1÷10/ средства испытания активных радиолокаторов обладают недостаточной точностью и достоверностью оценки результатов испытаний из-за технических трудностей создания точных эталонов радиолокационных данных для оценки параметров РЛС. Кроме того, они требуют привлечения дорогостоящих в эксплуатации авиационных средств для облета зон обзора и ответственности РЛС, привлечения дорогостоящих средств измерений и оснащения ими рабочих мест испытателей РЛС.
Желательно повысить точность и достоверность испытаний по оценке радиолокационных данных (РЛД) активных РЛС с одновременным снижением затрат на их испытание. Важнейшим элементом в испытаниях активных радиолокаторов принадлежит рабочему месту испытателя (РМИ).
Наиболее близким из известных РМИ /1÷10/, с точки зрения повышения точности оценки радиолокационных данных (РЛД) испытуемой РЛС, является рабочее место испытателя (РМИ) активных радиолокаторов /1/, содержащее источник сигналов единого времени (СЕВ), источник эталонных данных (ЭД) для испытаний РЛС и источник контролируемых радиолокационных данных (РЛД) испытуемой РЛС в местной полярной системе координат, включающих дальность {R во}; азимут {во} и угол места {во} воздушных объектов (ВО), проходящих через зону ответственности РЛС, соединенные через устройство цифровой обработки данных (УЦОД) с блоком управления и документирования, причем УЦОД содержит последовательно соединенные вычислитель отклонений результатов активной локации от эталонных данных и блок статистической обработки результатов испытаний.
В известном РМИ источник эталонных данных (ЭД) для испытаний РЛС и источник контролируемых радиолокационных данных (РЛД) испытуемой РЛС рабочего места испытателя выполнены однотипно в виде проводных и/или беспроводных интерфейсных линий связи и с возможностью их подключения к штатным разъемам выдачи РЛД соответственно эталонной и контролируемой РЛС. При этом РЛД этих источников приведены к единой местной полярной системе координат измерения параметров воздушных объектов и включают дальность {Rво}, азимут {во} и угол места {во} воздушных объектов (ВО), проходящих через зону ответственности обеих РЛС.
Недостатком известного РМИ является относительно невысокая достоверность результатов испытаний активных РЛС, связанная с трудностью оценки качества РЛД испытуемой РЛС существующими методами, основанными на применении эталонной РЛС. Создание и применение достаточно точных эталонных РЛС является сложной и дорогостоящей задачей. Кроме того, на оценку качества РЛД испытуемой РЛС влияют качество совмещения радиолокационных зон испытуемой и эталонной РЛС с одинаковой вероятностью обнаружения ВО. В свою очередь совмещение радиолокационных зон испытуемой и эталонной РЛС наталкивается на проблему юстировки РЛС на местности и их электромагнитную совместимость.
Задачей полезной модели является повышение достоверности результатов испытаний активных РЛС.
Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является повышение точности измерений РЛД испытуемой РЛС путем использования сигналов радиовещательного наблюдения системы ADS-B и соответствующего преобразования их данных в высокоточные эталонные значения РЛД для испытуемой РЛС.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что рабочее место испытателя (РМИ) активных радиолокаторов, содержащее источник сигналов единого времени (СЕВ), источник эталонных данных (ЭД) для испытаний РЛС и источник контролируемых радиолокационных данных (РЛД) испытуемой РЛС в местной полярной системе координат, включающих дальность {Rво}, азимут {во) и угол места {во} воздушных объектов (ВО), проходящих через зону ответственности РЛС, соединенные через устройство цифровой обработки данных (УЦОД) с блоком управления и документирования, причем УЦОД содержит последовательно соединенные вычислитель отклонений результатов активной локации от эталонных данных и блок статистической обработки результатов испытаний, согласно полезной модели источник эталонных данных (ЭД) выполнен в виде последовательно соединенных радиоприемника сквиттерных сигналов от бортовых передатчиков воздушных объектов (ВО) об их географическом местоположении {широте Шво, долготе Дво и высоте Нво полета} и преобразователь географических координат {Шво, Дво, Нво} ВО в эталонные местные полярные координаты РЛС {Rэво, воээво}.
При этом радиоприемник сквиттерных сигналов выполнен в виде приемника сигналов радиовещательного наблюдения системы ADS-B.
Преобразователь географических координат {Шво, Дво, Нво) воздушных объектов в эталонные значения {Rэвo, эво, эво} выполнен в виде вычислителя
{Rэво, эво, эво}=F{Шво, Дво, Н во},
где:
F - функционал пересчета географических координат ВО в местные полярные координаты РЛС;
Rэво - текущая дальность ВО относительно РЛС;
эво - азимут ВО относительно РЛС;
эво - угол места ВО относительно РЛС.
Устройство цифровой обработки данных и блок управления и документирования, выполнены в виде моноблока на базе персональной или промышленной ЭВМ, оснащенной соответствующим программным обеспечением обработки РЛД и интерфейсом для соединения с РЛС, приемником СЕВ и радиоприемником эталонных данных.
Выполнение источника эталонных данных (ЭД) в виде последовательно соединенных радиоприемника сквиттерных сигналов бортовых передатчиков о географических координатах воздушных объектов (ВО) и преобразователя географических координат ВО в эталонные местные полярные координаты испытуемой РЛС позволяет использовать высокоточное навигационное оборудование самолетов гражданского и двойного назначения и передаваемую в эфир информации о текущем местоположении ВО в качестве эталонных данных для испытуемой РЛС, сопровождающей эти ВО.
При этом повышается точность измерений РЛД испытуемой РЛС и, как следствие, - достоверность выдаваемых ею РЛД. В свою очередь, тестирование РЛС по воздушным судам гражданской авиации и возможность их автосопровождения в зоне ответственности тестируемой РЛС снимает временные ограничения на испытания РЛС. Снятие временных ограничений на испытания РЛС дополнительно повышает точность статистических оценок РЛД испытуемой РЛС и дополнительно повышает достоверность результатов тестирования последней.
Кроме того, отпадает необходимость использования дорогостоящих и энергетически затратных эталонных РЛС, а также - необходимость применения для испытаний РЛС затратных (миллионы рублей) облетов зон обнаружения тестируемой РЛС существующими методами.
На фигуре представлена функциональная схема рабочего места испытателя активных радиолокаторов.
Рабочее место испытателя (РМИ) активных радиолокаторов содержит источник 1 сигналов единого времени (СЕВ), источник 2 эталонных данных (ЭД) для испытаний и тестирования РЛС и источник 3 контролируемых радиолокационных данных (РЛД) испытуемой РЛС, соединенные через устройство 4 цифровой обработки данных (УЦОД) с блоком 5 управления и документирования. Источник 3 контролируемых радиолокационных данных (РЛД) РМИ выполнен в виде проводной и/или беспроводной интерфейсных линий связи с возможностью подключения к штатному разъему выдачи РЛД контролируемой РЛС (на фигуре не показано). РЛД контролируемой РЛС выдаются в местной полярной системе координат, включающей дальность {Rво}, азимут {во} и угол места {во) воздушных объектов (ВО), сопровождаемых РЛС и проходящих через ее зону ответственности. Источник 2 эталонных данных (ЭД) для тестирования испытуемой РЛС выполнен в виде последовательно соединенных радиоприемника 2.1 сквиттерных сигналов /11/ бортовых передатчиков о географической широте Шво, долготе Дво и высоте Нво воздушных объектов (ВО), сопровождаемых тестируемой РЛС, и преобразователя 2.2 географических координат {Шво, Дво, Нво} ВО в эталонные местные полярные координаты тестируемой РЛС {R эво, эво, эво}. Радиоприемник 2.1 сквиттерных сигналов выполнен в виде приемника сигналов радиовещательного наблюдения системы ADS-B /11/ управления воздушным движением (УВД) судов гражданской авиации.
Преобразователь 2.2 географических координат {Шво, Дво, Нво) воздушных объектов в эталонные значения {Rэво, эво, эво) выполнен в виде вычислителя
{Rэво, эво, эво}=F{Шво, Дво, Н во},
где:
F - функционал пересчета географических координат ВО в местные полярные координаты РЛС;
Rэво - текущая дальность ВО относительно РЛС;
эво - азимут ВО относительно РЛС;
эво - угол места ВО относительно РЛС;
Выходы источников 1, 2, 3 соответственно по сигналам точного времени, эталонным данным {Rэво, эво, эво} и результатам измерений РЛД {Rво , во, во} в единой системе полярных координат соединены с соответствующими входами 4.5, 4.3, 4.4 устройства 4 цифровой обработки данных (УЦОД). УЦОД 4 содержит последовательно соединенные вычислитель 4.1 отклонений результатов активной локации от эталонных данных и блок 4.2 статистической обработки результатов испытаний. Устройство цифровой обработки 4 данных и блок 5 управления и документирования выполнены модульной конструкции или в виде моноблока на базе персональной или промышленной ЭВМ, оснащенной соответствующим программным обеспечением обработки РЛД и интерфейсом для соединения с источником 1.2 сигналов единого времени (СЕВ), источником 2 эталонных данных и источником 3 измерений текущих РЛД ВО.
Данная полезная модель не ограничивается представленным выше примером ее осуществления. В рамках данной полезной модели возможно и иное конструктивное решение, не выходящее за пределы описания полезной модели. Так возможен вариант включения в указанный выше моноблок и преобразователя 2.2 географических координат. При этом преобразователь 2.2 географических координат {Ш во, Дво, Нво} воздушных объектов в эталонные значения {Rэвo, эво, эво) может быть конструктивно совмещен с приемником 2.1 сквиттерных сигналов или установлен непосредственно в устройстве 4 цифровой обработки данных.
Рабочее место испытателя (РМИ) активных радиолокаторов работает следующим образом.
В реальном масштабе времени от источника 3 РЛД на РМИ на вход 4.3 УЦОД 4 поступают текущие полярные координаты РЛД {Rво, во, во} измерений местоположения воздушных объектов (ВО), сопровождаемых тестируемой РЛС. Одновременно эталонные данные {Шво, Дво, Нво} о реальном местоположении ВО в географической системе координат поступают через радиоприемник 2.1 сквиттерных сигналов на преобразователь 2.2 координат. В преобразователе 2.2 географические координаты {Шво, Дво, Нво} воздушных объектов преобразуются в эталонные значения {Rэвo, эво, эво} полярных координат с центром в точке местоположения тестируемой РЛС по известным функциям пересчета географических координат в полярные координаты /12/. Результаты преобразования координат {Rэвo, эво, эво} в качестве эталонных передаются на вход 4.4 устройства 4 цифровой обработки данных (УЦОД). Одновременно на вход 4.5 УЦОД передаются с источника 1 сигналы единого времени для привязки текущих координат {Rвo, во, во) и их эталонных значений {Rэвo, эво, эво} к местному времени. Далее в вычислителе 4.1 производится расчет отклонений текущих РЛД {Rвo , во, во} от их эталонных значений {Rэвo, эво, эво} по каждому сопровождаемому ВО. Результаты вычислений передаются далее в блок 4.2 статистической обработки результатов испытаний активных РЛС. В блоке 4.2 рассчитываются математические ожидания и среднеквадратические отклонения погрешностей измерения РЛД тестируемой РЛС. Результаты тестирования передаются далее на блок 5 управления и документирования. На мониторе 5.1 блока 5 производится отображение и анализ результатов тестирования испытуемой РЛС. Одновременно результаты этого тестирования документируются на съемных носителях цифровой информации и передаются заказчику испытаний РЛС.
Полезная модель разработана на уровне технического предложения и физической модели РМИ. Испытания физической модели подтвердили достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи.
Источники информации:
1. Натурный эксперимент: Информационное обеспечение экспериментальных исследований. Под ред. Н.И.Баклашова. М.: Радио и связь, 1982, с.13-15.
2. Леонов А.И., Васенев В.Н., Гайдуков Ю.И. Моделирование в радиолокации. - М.: Советское радио, 1979, с.25-31.
3. Леонов А.И., Леонов С.А., Нагулинко Ф.В. Испытания РЛС. Оценка характеристик. - М.: Радио и связь, 1990, с.3, с.25.
4. RU 2193782 C2, 21.11.2002.
5. RU 2137193 С1, 10.09.1999.
6. RU 2314553 С1, 10.01.2008.
7. RU 2400766, С2, 27.05.2010
7. US 2006220951 A, 05.10.2006.
8. WO 2006010662 A1, 02.02.2006.
9. US 6633251 B1, 14.10.2003.
10. EP 1742084 A1, 10.01.2007.
11. ADS-B - приемник. http://ru.wikipedia.org/wiki/ADS-B
12. Г.Корн и Т.Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М:, «Наука», 1968
1. Рабочее место испытателя активных радиолокаторов, содержащее источник сигналов единого времени (СЕВ), источник эталонных данных (ЭД) для испытаний радиолокационной станции (РЛС) и источник контролируемых радиолокационных данных (РЛД) испытуемой РЛС в местной полярной системе координат, включающих дальность {R вo}; азимут {во} и угол места {во} воздушных объектов (ВО), проходящих через зону ответственности РЛС, соединенные через устройство цифровой обработки данных (УЦОД) с блоком управления и документирования, причем УЦОД содержит последовательно соединенные вычислитель отклонений результатов активной локации от эталонных данных и блок статистической обработки результатов испытаний, отличающееся тем, что источник эталонных данных (ЭД) выполнен в виде последовательно соединенных радиоприемника сквиттерных сигналов от бортовых передатчиков воздушных объектов (ВО) об их географическом местоположении {широте Шво, долготе Дво и высоте Нво полета} и преобразователь географических координат {Шво , Дво, Нво} ВО в эталонные местные полярные координаты РЛС 
.
2. Рабочее место по п.1, отличающееся тем, что радиоприемник сквиттерных сигналов выполнен в виде приемника сигналов радиовещательного наблюдения системы ADS-B.
3. Рабочее место по п.1, отличающееся тем, что преобразователь географических координат {Шво, Дво, Нво} воздушных объектов в эталонные значения 
выполнен в виде вычислителя
,
где F - функционал пересчета географических координат ВО в местные полярные координаты РЛС;
- текущая дальность ВО относительно РЛС;
- азимут ВО относительно РЛС;
- угол места ВО относительно РЛС.
4. Рабочее место по п.1, отличающееся тем, что устройство цифровой обработки данных и блок управления и документирования выполнены в виде моноблока на базе персональной или промышленной ЭВМ, оснащенной соответствующим программным обеспечением обработки РЛД и интерфейсом для соединения с РЛС, приемником СЕВ и радиоприемником эталонных данных.
5. Рабочее место по п.1, отличающееся тем, что преобразователь географических координат, устройство цифровой обработки данных и блок управления и документирования выполнены в виде моноблока на базе персональной или промышленной ЭВМ, оснащенной соответствующим программным обеспечением обработки РЛД и интерфейсом для соединения с РЛС, приемником СЕВ и радиоприемником эталонных данных.
