Каждая ЭВМ ПОИ, состоящая из процессорного модуля, модуля ЦОС и соответствующих тыльных модулей, осуществляет цифровую обработку эхо-сигнала, поступающего по четырем приемным каналам на промежуточной частоте (1-й и 2-й частотный канал – нижний луч и 1-й и 2-й частотный канал – верхний луч). Модуль ЦОС выполняет аналого-цифровое преобразование эхо-сигнала на промежуточной частоте, амплитудно-фазовое детектирование, комплексное сжатие с взвешиванием по закону Хемминга, селекцию движущихся целей по адаптивному алгоритму пороговой обработки в скользящем окне.
Процессорный модуль каждого комплекта работают в режиме «горячего» резервирования, т. е. оба выполняют одинаковую обработку, но выдачу на потребителя и управление осуществляет только основной комплект.
Программный комплекс (ПК) ПОИ выполняет следующие операции:
анализ и обработку информации амплитудного (АмК) и когерентного (КгК) каналов, сформированных в модулях ЦОС;
формирование и выдачу карты управления адаптивным аттенюатором помех (ААП);
формирование признаков наличия протяженных пассивных помех (ППП) и карт ППП;
определение разности информации о ППП, полученной по амплитудному каналу и записанной ранее, и формирование карты метеообразований по заданным уровням интенсивности;
обработку пилот-сигналов и измерение коэффициента шума приемных каналов;
формирование и выдачу кодограмм карт метеообразований на ВОИ;
формирование кодов управления ААП всех приемных каналов (стробов контроля и регулирования СКР, стробов пилот–сигналов ППС и сигналов управления аттенюаторами ШАРУ);
формирование и выдачу информационных кодограмм РЛИ в ВОИ по ЛВС Ethernet;
одновременное с выдачей отображение текущей информации на экране монитора для контроля.
5.2.1 Программный комплекс ВОИ
Программы на ЭВМ ГПр работают под управлением операционной системы МСВС. В состав ГПр входят: сторожевая (стартовая) программа gprstart , программа АСКУ asku, программа ВОИ voi, программа ОЗО РЛС zo_rls. Все программы и их инициализационные файлы находятся в каталоге /gpr. Каждая из них имеет собственное окно отображения и панель управления. Размеры окон и их положение на экране монитора можно изменять. При необходимости, отображение тех или иных данных можно отключать.
В окне сторожевой программы отображается первоначальное время запуска программ, причина их останова (код завершения) и время перезапуска каждой из программ. Эта же информация одновременно сохраняется в файле gprstart.err
Сторожевая программа запускает на выполнение программу ВОИ и программу АСКУ. Она же отслеживает факт останова этих программ и в случае аварийного завершения перезапускает их. Штатное завершение работы программ и выход в операционную систему возможен только после ввода пароля в диалоговом окне. Запуск программы ОЗО РЛС осуществляется из программы ВОИ.
Поскольку антенны ПРЛ и ВРЛ развернуты друг относительно друга на 180 (спина к спине), то отметки ПРЛ и ВРЛ, относящиеся к одной и той же цели, имеют различное время локации (смещение по времени составляет половину обзора). Поэтому объединение входных отметок ПРЛ и ВРЛ производится при трассовой обработке. В данном случае, под объединением отметок понимается привязка их к одной и той же трассе. Расположение антенн «спина к спине» позволяет вдвое уменьшить период обновления координатных данных, что приводит к улучшению параметров сопровождения цели, особенно при маневре.
Входная информация ПРЛ, ВРЛ и НРЗ поступает в программу ВОИ по локальной вычислительной сети Ethernet с использованием сетевого протокола UDP/IP. От ПРЛ поступают данные о координатах отметок, метеокарты, и секторные метки 11,25. От ВРЛ поступают координаты отметок, дополнительная информация (номер борта, высота, остаток топлива) и секторные метки. От НРЗ поступают отметки и секторные метки НРЗ, а также, сообщения о начале и окончании сигнала МАНИП.
Трассовая обработка включает в себя следующие этапы: этап завязки новой трассы и этап сопровождения трассы. На этапе завязки трасса существует в виде начальной точки, не имеющей вектора скорости. На этапе сопровождения трассы подразделяются на две категории: обнаруженные и находящиеся на подтверждении. Для поиска отметки, являющейся продолжением трассы, вокруг точки предполагаемого положения новой отметки выставляется либо строб захвата (для начальной точки), либо строб сопровождения (для сопровождаемой трассы). Строб захвата и строб сопровождения – это область пространства, в которой с достаточно высокой вероятностью может находиться отметка данной цели к моменту следующей локации. Размер строба захвата определяется максимальным расстоянием, на которое может удалиться цель от данной точки к моменту следующей локации, плюс ошибки измерения.
Некоторые понятия, используемые при описании работы ВОИ.
Одиночная цель (трасса) – это трасса, строб которой не пересекается ни с одним из соответствующих стробов других трасс.
Кластер – две и более цели, имеющие пересекающиеся стробы. Различают кластер начальных точек и кластер сопровождаемых трасс. Кластер – объект временный. Он создается только для обеспечения группового отождествления отметок с трассами, после чего разрушается.
Группа – две и более сопровождаемые трассы, расположенные достаточно близко друг от друга и имеющие одинаковые (или достаточно близкие) вектора скорости. Критерием близости трасс является расстояние 2 км. Группа – образование устойчивое и отслеживается от обзора к обзору.
Веер – две и более сопровождаемые трассы, имеющие общую начальную точку. Трассы веера всегда находятся на подтверждении и не входят в группу.
Первоначально, входные отметки от ПРЛ и ВРЛ отождествляются с сопровождаемыми трассами. Для отметок ПРЛ критерием отождествления является минимум невязки . Под невязкой понимается величина, рассчитываемая следующим образом. Первоначально рассчитывается нормированное к случайным ошибкам отклонение отметки от точки экстраполяции
 (5.1)
где D и – полярные координаты отметки (дальность и азимут);
DЭ и Э – координаты точки экстраполяции;
D,Dэ ,,э - среднеквадратические погрешности координат отметки и точки экстраполяции.
Если значение 0не превышает 0 макс= 3, то =0. В противном случае значение невязки рассчитывается по формуле 2= 0 мак2(1+ l/Lмакс ), гдеl - расстояние между отметкой и точкой экстраполяции, L - максимальное удаление границ строба от точки экстраполяции
Точка экстраполяции рассчитывается по результатам предыдущего цикла обработки, исходя из гипотезы равномерного и прямолинейного движения цели.
В случае одиночной цели для продолжения траектории выбирается та отметка, которая имеет минимальное эллиптическое отклонение. Для целей, образующих кластер, используется групповое отождествление на основе решения так называемой задачи назначений. При наличии кластера значение невязки увеличивается для неподтвержденных трасс (на величину 0 макс ) и для трасс, имеющих пропуски (пропорционально количеству пропусков). При решении задачи назначений минимизируется суммарное значение отклонений по всем трассам. При обработке кластера производится обнаружение группы целей, а также добавление новых целей в уже существующие группы. В дальнейшем, когда принадлежность целей к группе будет подтверждена, всем целям группы присваивается одинаковый вектор скорости. В группу не включаются цели, входящие в веер. Наличие механизма группового сопровождения наряду с кластерной обработкой позволяет уменьшить вероятность перепутывания трасс как с параллельными, так и с пересекающимися курсами.
При отождествлении отметок ВРЛ учитывается также совпадение номера борта отметки и трассы. Если данный номер поступил впервые, или отметка не имеет достоверного номера борта, то отождествление этой отметки с сопровождаемой трассой производится также как и отметки ПРЛ – по близости координат.
Отметки, не отождествленные ни с одной из сопровождаемых трасс и не попавшие в зону бланков, поступают на завязку новых трасс. Отметки первоначально проверяются на предмет отождествления с одной или несколькими начальными точками. Критерием отождествления является попадание отметки в соответствующий строб захвата, а также совпадение номера борта для отметок ВРЛ. Если отметка не отождествилась ни с одной из начальных точек, то она сама переводится в начальные точки. Более того, в начальные точки попадает также все отметки ПРЛ, независимо от того, отождествлены ли они ли они с начальными точками предыдущего обзора. Что касается отметок ВРЛ, то часть из них может также образовать начальные точки, независимо от того, отождествлены ли они ли они с прежними начальными точками или даже трассами. Такое происходит в следующих случаях:
– отметка ВРЛ с достоверным номером борта приписана к трассе ПРЛ, находящейся на подтверждении;
– отметка ВРЛ с достоверным номером борта приписана к начальной точке, не имеющей номера борта.
Завязка новых трасс выполняется для коррелирующихся в течение нескольких обзоров отметок на основе критерия захвата 2 из 3 с последующим подтверждением.
При завязке новой трассы каждая отметка ВРЛ проверяется на предмет, не является ли она отражением. Отметка ВРЛ, имеющая номер борта, сравнивается с уже существующими трассами и начальными точками, имеющими такой же номер борта. Признаками отражения являются увеличенная дальность и меньшая амплитуда отметки (с учетом движения цели и временно́й корреляции амплитуды ответных сигналов). По отметкам-отражениям трассы не завязываются. Кроме того, по отметкам-отражениям рассчитывается местоположение отражателя и формируется карта отражателей. В дальнейшем, в спорных ситуациях, карта отражателей позволяет более точно определиться, является ли данная отметка отражением или нет. Если отражением признана не текущая отметка, а другая, уже приписанная к начальной точке или трассе, то такая начальная точка сбрасывается, а трасса - либо может быть сброшена, либо ей будет выставлен специальный признак «подозрение на отражение», и при подтверждении этого признака она также будет сброшена.
Если первая и вторая отметки ВРЛ имеют одинаковый номер борта, находятся на допустимом расстоянии друг от друга и ни одна из них не является отражением (или подозрением на отражение), то трасса считается обнаруженной. Во всех остальных случаях алгоритм обнаружения трассы удлиняется. Для обнаружения трассы требуется еще одно подтверждение.
Количество подтверждений для трасс ПРЛ зависит от плотности отметок, от наличия маневра и его стабильности, от попадания отметки в зону бланка или полубланка, и других факторов. Строго говоря, обнаружение новых трасс по отметкам ПРЛ и ВРЛ выполняется на основе расчета некого параметра , характеризующего степень достоверности трассы (для краткости – просто достоверность трассы). Этот же параметр используется и при сбросе трассы.
Достоверность трассы на i–ом обзоре i рассчитывается по формуле:
i = qi-1 + w, (5.2)
где q = 0,75 – коэффициент снижения достоверности трассы за обзор;
w – вес отметки (от 0 до 1,3)
Максимальное значение ограничивается уровнем max = 4
При пропуске вес отметки минимален: w = 0. Максимальное значение
(w = 1,3) вес отметки принимает в том случае, если трасса линейна, отметка вне зоны помех, единственная в стробе и имеет невязку в пределах случайных ошибок. Вес отметки уменьшается в зоне помех, при маневре, при изменении направления маневра, при увеличении числа отметок в стробе, при нахождении в зоне полубланка. Трасса считается обнаруженной, если степень достоверности превысит некоторый порог. Если у обнаруженной трассы значение снижается ниже другого (более низкого порога), то производится сброс трассы.
Порог обнаружения выбран таким образом, что по данным только ПРЛ одиночная, прямолинейная трасса будет обнаружена при наличии трех отметок в течение 5-ти, 6-ти обзоров. Порог сброса установлен так, что если = max, то сброс произойдет при наличии 5-и пропусков подряд.
Любая из отметок ВРЛ поднимает достоверность трассы до максимума.
Если начальные точки образуют кластер, то первоначально делается попытка произвести групповой захват. При групповом захвате предполагается, что все трассы (начальные точки) имеют одинаковый вектор скорости. Если групповой захват не состоялся, то производится обычный захват. Наличие алгоритма группового захвата позволяет сократить время обнаружения групповых целей и уменьшить вероятность завязки ложной трассы.
При обычном захвате по каждой отметке, попавшей в строб захвата, заводится новая трасса и ставится на сопровождение. При наличии в стробе захвата более одной отметки все новые трассы образуют веер, который имеет отдельный алгоритм обработки. Особенность обработки веера состоит в том, что, если хотя бы одна трасса веера получила подтверждение, то все остальные трассы, не получившие подтверждения, сбрасываются. Количество необходимых подтверждений для трасс веера не менее двух. Если в строб захвата попадает более 10-ти отметок ПРЛ, то захват не производится.
Завязка новых трасс может производиться также по целеуказанию от оператора РМО (ручной захват).
Отождествленные отметки поступают на фильтр сглаживания, при этом используется гипотеза равномерного прямолинейного движения цели. В отличие от селекции, сглаживание (или фильтрация) координат отметок производится в декартовой системе координат по следующим формулам (формулы приведены только для координаты Х, при этом индекс х в обозначении скорости для краткости опущен):
 (5.3)
где i – номер измерения;
 и  - сглаженные координатаи скорость на i-ом измерении;
 – экстраполированное значение координаты x;
 – текущая координата отметки;
Т – время между предыдущим и текущим измерениями;
 и  – коэффициенты сглаживания координат и скорости, которые, в свою очередь, рассчитываются по формулам:
 (5.4)
где  - СКО координаты xвходных отметок;
  - СКО экстраполяции;
 - коэффициент корреляции между экстраполированными значениями координат и скорости;
 - СКО сглаженных координат;
 - СКО оценки скорости;
 - коэффициент корреляции между оценками координат и скорости.
Используемые при фильтрации формулы являются оптимальными для случая, если погрешности измерения координат x и y независимы и имеют нормальное (гауссово) распределение.
Коэффициенты сглаживания не уменьшаются ниже уровня, соответствующего 6-му обзору, с тем, чтобы отслеживать слабо маневрирующие цели, по которым долго не срабатывает алгоритм обнаружения маневра. Обнаружитель маневра состоит из двух частей: обнаружитель малого маневра и обнаружитель большого маневра. Под малым маневром понимается такой маневр, при котором невязка не превышает значения 3, однако наблюдается регулярное изменение курса или модуля вектора скорости. При обнаружении малого маневра корректируется вектор скорости с некоторым увеличением коэффициентов сглаживания.
Обнаружение большого маневра производится в течение двух обзоров. Если в первом обзоре величина из формулы (1) превышает значение 2,5, то начинает проверяться гипотеза маневра. Если в последующем обзоре маневр и его направление подтверждаются, то вектор скорости направляется по касательной к окружности, проведенной по трем последним точкам. Параметры движения прежней (линейной) трассы сбрасываются, однако, по двум предыдущим точкам трассы заводятся новые параметры линейной гипотезы движения, которая наряду с гипотезой маневра, также проверяется на следующем обзоре. Если маневр не подтвердился, то продолжается сопровождение трассы для гипотезы линейного движения. Таким образом, при обнаружении маневра всегда проверяются две гипотезы возможного движения цели: гипотеза линейного движения и гипотеза виража. При этом экстраполяция для гипотезы виража делается без упреждения, т.е. по касательной к окружности виража.
На выходе фильтра имеем сглаженные оценки координат цели, скорость и курс цели, а также и прогнозируемые координаты цели на половину обзора вперед. Кроме того, вокруг экстраполированной точки рассчитывается строб сопровождения, в пределах которого будет далее осуществляться поиск новой отметки. Размеры строба определяются среднеквадратическими погрешностями координат отметок, погрешностями экстраполяции, а также возможным маневром цели.
Оператор имеет возможность вмешиваться в процесс автоматического сопровождения трассы путем ввода корректур. Ввод корректуры возможен из трех мест: из РМО (штатный вариант ввода корректур), из ДТ и непосредственно из ГПр. Два последних варианта являются нештатными и используются при отладке и тестировании программы ВОИ. В случае ввода корректуры в качестве продолжения трассы безусловно принимается отметка, указанная оператором. Ввод корректуры по пустому месту (без указания конкретной отметки) запрещен. Если подобный ввод будет сделан на самом ГПр, то он будет трактоваться программой ВОИ как ввод «пропуска», т.е., выбранная на текущем обзоре отметка будет игнорирована и заменена «пропуском». Предусмотрено два вида корректур: 1) с игнорированием только последнего (сделанного в текущем обзоре) расчета параметров траектории; 2) с игнорированием двух последних расчетов параметров траектории. Во втором случае предпоследним расчетом считается только тот расчет, в котором была отметка.
В зависимости от типа отметок, которые поступают по данной цели, трассе может быть присвоен один из трех типов: только ПРЛ (для данной цели отсутствует информация ВРЛ и сопровождение ведется только по отметкам ПРЛ), только ВРЛ (отсутствует информация ПРЛ) и объединенная (сопровождение ведется по отметкам ПРЛ и ВРЛ).
При отсутствии отождествленных отметок (пропусках) экстраполяция осуществляется по прямолинейной траектории, пока не выполнится критерий сброса. Пропуски считаются раздельно по отметкам ПРЛ и отметкам ВРЛ. Если количество пропусков отметок заданного типа достигло пороговой величины (от 3-х до 5-ти пропусков подряд), то сбрасывается соответствующий признак трассы (ПРЛ или ВРЛ). Если сброшены оба признака, то производится сброс трассы.
По каждой сопровождаемой цели рассчитывается систематическое смещение дальности ВРЛ относительно ПРЛ, обусловленное ответчиком. При обработке и выдаче это смещение компенсируется.
При обработке траекторий производится выделение малоподвижных объектов, имеющих скорость движения меньше некоторой пороговой величины (по умолчанию – 108 км/ч) и не имеющих признака ВРЛ, с тем, чтобы исключить выдачу не скомпенсированных пассивных помех и наземных целей (например, автомобилей). Значение пороговой скорости может регулироваться оператором, однако значение скорости не может быть установлено менее 20 м/с (72 км/час). Если малоподвижная цель существует достаточно длительное время (не менее 5…7-ми обзоров) и не маневрирует, то она переводится в категорию «ангелов». Для ангелов используется иной алгоритм обработки, чем для обычных трасс, а именно:
не используется гипотеза маневра и, соответственно, размер строба не учитывает возможность маневра;
увеличивается количество пропусков для принятия решения о сбросе ангела.
увеличиваются априорные значения среднеквадратических погрешностей координат;
ангелы не выдаются потребителям данных TРЛК;
для отметок из когерентных зон обработки сигнала облегчается алгоритм обнаружения ангела.
Определение государственной принадлежности («свой» - «чужой») воздушного объекта производится по факту наличия («свой») или отсутствия («чужой») от ВО ответного сигнала по каналу НРЗ. Признак «свой» - «чужой» приписывается при этом сопровождаемой трассе. Запросы воздушных объектов по каналу НРЗ производятся не вкруговую, а только в достаточно узких секторах по сопровождаемым трассам. Формированием запросных сигналов, обработкой ответных сигналов и припиской их к конкретным трассам занимается программа ВОИ.
Привязка отметки НРЗ к трассе производится после завершения операции селекции отметки. Поскольку направления лучей антенн ВРЛ и НРЗ совмещены друг с другом (и, соответственно развернуты на 180˚ по отношению к антенне ПРЛ), то привязка отметки НРЗ к трассе производится после операции селекции отметки ВРЛ. Если в текущем обзоре пропуска отметки не было, то отметка НРЗ ищется в некоторой окрестности вокруг отметки ВРЛ, при этом размер окрестности определяется среднеквадратическими погрешностями координат отметок ВРЛ и НРЗ. Если был пропуск отметки ВРЛ, то отметка НРЗ ищется около точки экстраполяции (аналогично тому, как искалась бы отметка ВРЛ). Отметим, что в случае пропуска отметки ВРЛ и одновременном наличии отметки НРЗ, последняя участвует в уточнении координат и других параметров движения цели как полноправная отметка.
Для реализации возможности определения государственной принадлежности ( ОГП) программа ВОИ решает следующие задачи:
- формирование запроса для ОГП воздушных объектов (ВО) в автоматическом режиме по данным ВОИ;
- формирование запроса для ОГП по заявке внешних систем;
- формирование запроса для ОГП по заявке оператора (техника);
- формирование запроса для ОГП по сигналу «Тревога»;
- обработка ответных сигналов и привязка результатов опознавания к обнаруженным трассам.
Формирование запросов для ОГП производится в два этапа. В связи с этим следует отличать запрос на опознавание от заявки на опознавание. Заявка на опознавание – это лишь намерение сделать запрос на опознавание. На первом этапе персонально по каждой трассе программа ВОИ формирует заявку на опознавание, которая поступает в упорядоченный по азимуту общий список заявок. На втором этапе этот список обрабатывается диспетчером заявок, который устраняет противоречивость заявок и окончательно формирует запросы на опознавание. Поскольку дополнительно к заявкам от трасс в программу ВОИ могут поступать более приоритетные заявки от внешних систем, то диспетчер заявок работает перед самой выдачей запроса в систему НРЗ (с упреждением 22,5˚). Для перекрывающихся заявок с разными режимами запросов действует приоритетность, которая снижается в следующем порядке:
– заявки по сигналу «Тревога»;
– заявки от внешних систем;
– заявки ВОИ по новым трассам;
– заявки на получение дополнительной информации (номера борта и высоты);
– заявки ВОИ на повторное опознавание;
– заявки местного оператора (в режиме отладки).
Кроме того, при прочих равных условиях заявка незавершенного цикла опознавания имеет приоритет перед первой заявкой нового цикла опознавания; режим ГО имеет приоритет перед режимом ОО.
Автоматическое ОГП производится по всем сопровождаемым трассам.
Программа ВОИ формирует заявку на опознавание в автоматическом режиме в следующих ситуациях:
при выполнении критерия обнаружения трассы (первичное опознавание);
по истечении заданного времени после последнего опознавания (повторное опознавание);
при пересечении трасс с признаками "свой" и "чужой";
при выходе трассы из области помех.
Используются следующие режимы запроса:
общее опознавание (ОО) – режим 1;
гарантированное опознавание (ГО) – режим 2;
индивидуальное опознавание (ИО) – режим 3;
запрос номера борта – режим 4;
запрос высоты и остатка топлива – режим 6;
запрос номера борта / высоты и остатка топлива – режим 4/6.
Цикл первичного ОГП c использованием только системы «Пароль» (без использования системы «Марк») занимает время от 1 до 3-х периодов обзора. Один цикл первичного опознавания включает два или три запроса, как правило, в двух-трех смежных периодах обзора. В режиме военного времени используется только два запроса в режиме ГО; в режиме мирного времени первый запрос производится в режиме ГО, а второй и третий – в режиме ОО. При этом запрос в режиме ГО делается только при наличии исправного блока 6110. Для принятия решения о том, что цель «чужая» необходимо, чтобы от нее не поступило ни одного ответа. В противном случае цель считается «своя».
Один цикл повторного опознавания в мирное время включает два запроса в режиме ГО (если он возможен) и два запроса в режиме ОО.
Цели, находящиеся в процессе опознавания, имеют признак «не опознана».
«Своя» цель имеет две разновидности: «своя-ОО» и «своя-ГО».
«Чужим» целям запросы ОГП посылаются с периодичностью 1-2 мин., «своим» - каждые 5-10 мин.
Если ВО не отвечает на запросы ВРЛ, т.е. не имеет номера борта и высоты по каналу ВРЛ, то после присвоения ВО признака «свой», при каждом обзоре формируется заявка на запрос дополнительной и полетной информации (бортового номера, высоты и остатка топлива).
После присвоения трассе признака государственной принадлежности по «своим» трассам включается алгоритм запроса дополнительной и полетной информации (бортового номера, высоты и остатка топлива).
Кроме сопровождения обычных воздушных объектов программа ВОИ занимается обнаружением и сопровождением пеленгов постановщиков активных помех (ПАП), обнаружением и сопровождением солнечного пеленга (для ориентирования по Солнцу), обнаружением и сопровождением контрольного ответчика ВРЛ (реперной точки ВРЛ), обнаружением и сопровождением специально выбранного местного предмета (реперной точки ПРЛ).
Трассовая обработка пеленгов ПАП аналогична обычным трассам, за некоторыми исключениями:
- во-первых, у пеленгов не используется дальность, а только азимут и угол места;
- во-вторых, для пеленгов не осуществляется кластерная обработка, каждая трасса сопровождается независимо от других;
- в-третьих, упрощен алгоритм обнаружения трассы: трасса считается обнаруженной, если выполнен критерий обнаружения 2 из 3-х плюс 1 из 4-х (2/3 + 1/4).
При сопровождении пеленга ПАП рассчитывается скорость изменения азимута и скорость изменения угла места. и делается экстраполяция положения пеленга на обзор вперед. Отбор отметок для обновления координат пеленга осуществляется стандартно – по близости к точке экстраполяции. Фильтрация координат и экстраполяция производится исходя из гипотезы равномерного изменения координат по тем же формулам, что и для обычных трасс.
При отсутствии отождествленных отметок (пропусках) экстраполяция осуществляется в предположении равномерного изменения координат, пока не выполнится критерий сброса.
Если количество пропусков отметок достигло пороговой величины (от 3-х до 5-ти пропусков подряд в зависимости от предыстории сопровождения пеленга), то производится сброс трассы.
Алгоритм сопровождения солнечного пеленга используется для ориентирования ТРЛК по солнцу. Время обнаружения солнечного пеленга выбрано достаточно большим (не менее 50 обзоров) с тем, чтобы уменьшить вероятность ложного обнаружения. При обнаружении и сопровождении солнечного пеленга используется факт известности угловых перемещений Солнца относительно точки стояния ТРЛК. Программа ВОИ, зная координаты точки стояния ТРЛК и текущее время, рассчитывает также азимутальное (и угломестное) положение Солнца относительно ТРЛК и сравнивает его с сопровождаемым пеленгом. По результатам сравнения даются рекомендации обслуживающему персоналу для корректировки времени формирования импульса «Север». Следует отметить, что описанная методика ориентирования по Солнцу имеет существенный недостаток: точность ориентирования составляет приблизительно 20 угловых минут, что явно недостаточно. Поэтому окончательное ориентирование следует делать по местным предметам.
Сопровождение реперных точек ПРЛ и ВРЛ предназначено для уменьшения погрешности их местонахожденя, и в конечном итоге, для окончательного ориентирования по местным предметам.
Погрешность определения азимута кроме случайной составляющей имеет ряд систематических составляющих, которые желательно бы измерять и компенсировать. К ним относятся, например, погрешность азимутального датчика, погрешности, обусловленные отклонением оси вращения от вертикали, а также отклонением плоскости луча от оси вращения. Программа ВОИ производит статистический расчет двух видов систематических поправок для азимута:
- поправки для азимутального датчика;
- дополнительные поправки для отметок ВРЛ.
Первый вид поправок, хотя и рассчитывается всегда, однако достоверным является только в случае равномерного вращения антенной системы. Для данной РЛС равномерность вращения антенной системы не гарантирована по крайней мере по двум причинам: из-за отсутствия защитного купола над антенной, и из-за наличия, в связи с этим, устройства стабилизации вращения антенны, которое, как ни парадоксально, не позволяет обеспечить антенне требуемую равномерность вращения. Поэтому данный вид поправок в ТРЛК «Сопка 2» использоваться не должен (соответствующая установка должна быть отключена). В связи со сказанным, программа ВОИ рассчитывает попутно степень неравномерности вращения антенны.
Оба отмеченных вида поправок зависят от азимута. Поправки для азимутального датчика (а также степень неравномерности вращения антенны) рассчитываются для 128 азимутальных направлений, а дополнительные поправки для отметок ВРЛ - для 256 азимутальных направлений. Цель расчета дополнительных поправок состоит в том, чтобы уменьшить относительное взаимное смещение азимутов между отметками ПРЛ и ВРЛ, безотносительно к вызвавшим их причинам. Поправки ВРЛ, кроме того, имеют еще и зависимость от угла места.
Идея расчета погрешности азимутального датчика состоит в следующем. Каждому азимуту приписано время. Зная это время и приняв гипотезу равномерности вращения антенны в течение одного периода обзора, можно статистически рассчитать поправку для каждого азимутального направления. И наоборот, приняв гипотезу отсутствия погрешности азимутального датчика, можно рассчитать степень неравномерности вращения антенны.
Поправки для отметок ВРЛ рассчитываются по отношению к отметкам ПРЛ, и строго говоря, позволяют лишь убрать систематическое смещение между отметками ПРЛ и ВРЛ, но не ликвидировать саму погрешность, если таковая имеется у отметок ПРЛ. Однако этот механизм позволяет существенно улучшить характеристики сопровождения целей.
Для защиты от непреднамеренных пассивных помех в программе ВОИ приняты следующие меры:
установка зон бланков;
запрет автозахвата для отметок, находящихся в стробе автозахвата, если их количество в этом стробе превышает некий пороговый уровень;
формирование собственной (дополнительно к той, что существует в ПОИ) карты помех, в пределах которой также осуществляется бланкирование отметок для автозахвата;
ограничение минимально допустимой скорости ВО.
Зоны бланков и полубланков имеют полярные координаты и предназначены либо для полного запрета автозахвата в этих зонах (бланки), либо для увеличения длительности обнаружения (времени завязки) трассы (полубланки). Время завязки трассы для каждого полубланка может устанавливаться оператором. (Время завязки задается в количестве отметок, необходимом для обнаружения одиночной линейной трассы без пропусков. При другом характере поступления отметок время завязки может быть больше заданного). Кроме того, для полубланка предусмотрена возможность назначить эту зону когерентной. В этом случае координаты полубланка передаются в ПОИ.
Бланки и полубланки могут иметь статус «резервного». Это облегчает операцию повторного назначения того же бланка (полубланка) в случае повторения помеховой обстановки.
Кроме отмеченной классификации типов бланков и полубланков существует еще один различительный признак: 1) бланки/полубланки, установленные оператором на ГПр или ДТ, и 2) бланки/полубланки, установленные оператором с РМО. Отличие состоит в том, что бланки/полубланки с РМО не могут быть удалены или изменены оператором ГПр или ДТ. Эти бланки не сохраняются в файле, и не имеют статуса «резервный». Этими бланками может управлять только оператор РМО. На экране они отображаются другим цветом.
Собственная карта помех формируется следующим образом. Вся зона ПОРЛ разбивается на элементы в виде квадратов со стороной 2 км. На каждом обзоре рассчитывается некая величина p, отражающая среднее количество отметок в данном элементе карты. При расчете используется экспоненциальная формула pi = (1- q) pi-1 + qn , где i – номер обзора, n – количество отметок в элементе карты, q – сглаживающий коэффициент меньше 1. Бланкируются те элементы карты, в которых величина p превышает некоторый пороговый уровень. Пороговый уровень может задаваться оператором. Кроме того, в зоне карты снижается вес отметки, используемый при расчете степени достоверности трассы.
Выдача данных на АС УВД осуществляется программой ВОИ только с основного комплекта ГПр посредством коммуникаторов UC‑7110-LX, которые осуществляют подключение каналов связи к обоим комплектам ГПр. На дистанционный терминал (ДТ) РЛИ выдается также и с резервного комплекта ГПр. Информация выдается в формате Астерикс, при этом используются категории 048 (координатные данные), 034 (секторные метки и приоритетный Север), 008 (метеоинформация, по желанию потребителя) и 253 (информация о состоянии АРЛК). Данные выдаются параллельно в оба канала связи. Метка Север при выдаче имеет высший приоритет и выдается сразу же при освобождении канала связи.
Тип выдаваемых потребителю координат (измеренные, сглаженные или все вместе) может быть установлен пользователем
Отметим, что описанный выше алгоритм сопровождения, завязки и государственного опознавания трасс всегда выполняется только на основном комплекте ГПр. Что касается резервного комплекта, то его работа зависит от того, в каком положении находится переключатель «Синхронизация резерва», расположенный на панели «Настройки». Если синхронизация резерва отключена, то резервный комплект работает автономно и его алгоритм в части сопровождения и завязки трасс полностью совпадает с алгоритмом, описанным выше. Недостатком такого режима работы является то обстоятельство, что внутренние номера трасс для одних и тех же ВО будут, как правило, различными на основном и резервном комплектах. Поскольку номер трассы передается на потребителей РЛИ, то при смене основного комплекта изменится и номер трассы для одного и того же ВО. Это может быть неудобно для потребителя, если он использует именно трассовые данные, а не отметки. Основная цель режима синхронизации резерва – обеспечить одинаковую нумерацию трасс на основном и резервном комплектах. Для достижения этой цели резервный комплект не занимается ни завязкой новых трасс, ни селекцией отметок для существующих трасс, ни самостоятельным сбросом трасс. Все эти операции производятся под управлением основного комплекта. Попутным полезным эффектом режима синхронизации резерва является тот факт, что инициализация новых трасс на резервном комплекте после его перезапуска происходит в течение полуобзора, в то время как при автономной работе для этого понадобилось бы минимум два – три обзора.
Программы отображения позволяют производить следующие операции:
выводить в окно ИКО как раздельно, так и вместе каждый вид входных данных, в том числе и метеокарту;
отображать трассы и их формуляры;
отображать предысторию трассы (след);
отображать амплитуды отметок, в том числе отметок следа трассы;
производить масштабирование и сдвиг координат;
отображать положение лучей антенн ПРЛ и ВРЛ;
отображать бланки, полубланки, зоны запрета излучения;
отображать карту помех ПРЛ, карту отражателей ВРЛ, карту воздушных коридоров;
просматривать журнал регистрации событий.
Более подробно о сервисных возможностях программы ВОИ описано в руководстве оператора.
Обмен данными между программами АСКУ и ВОИ производится через общую память. Установленная на ГПр программа АСКУ посылает программе ВОИ команду о переходе в основной или резервный режим работы и принимает квитанцию о выполнении команды программой ВОИ.
Программа ВОИ регулярно, каждые 300 мс, посылает в АСКУ кодограмму о своем состоянии, в том числе, и о состоянии каналов связи с АС УВД.
Обмен всех данных между ГПр и ДТ осуществляет программа ВОИ.
В программе ВОИ реализованы встроенные средства, предназначенные для оценки качества работы ВОИ. Оцениваются следующие параметры:
среднее время завязки трасс;
СКО среднего времени завязки трасс;
коэффициент проводки;
средне время разрывов трасс;
коэффициент ложных трасс;
среднее время существования ложных трасс;
вероятность перепутывания трасс;
СКО сглаженных и экстраполированных полярных координат, курса и модуля скорости, декартовых составляющих вектора скорости отдельно по участкам траектории движения: на линейных участках, на вираже, при замедлении и наборе скорости, при переходах от линейного участка к маневру и наоборот.
Для оценки указанных параметров должны использоваться специальные тестовые файлы, с помощью которых имитируются требуемые сценарии воздушной обстановки. При этом в состав имитируемых входных данных для ВОИ, кроме штатных, включены дополнительные данные, используемые в качестве эталона при расчете перечисленных характеристик. К ним относятся, например, точные значения координат и вектора скорости, уникальный номер цели, признак ложной отметки, признак маневра и т.д. Программа ВОИ, обнаружив в составе входной информации эталонные данные, начинает оценку своих характеристик, которые в любой момент могут быть отображены на экране.
Вывод на экран рассчитанных характеристик производится путем одновременного нажатия на клавиатуре клавиш .
Так как средства контроля характеристик ВОИ постоянно входят в состав программы ВОИ, то оценка качества ВОИ может быть произведена в любой момент при наличии соответствующих тестовых файлов.
Тестовые файлы с эталоном формируются отдельной программой, которая позволяет реализовать достаточно широкий круг сценариев воздушной обстановки.
Программа ОЗО предназначена для оценки зоны обнаружения РЛС и выполняет следующие задачи:
- прием данных от программы ВОИ;
- документирование входной информации;
- расчет и отображение распределения вероятности обнаружения отметок ВО по зоне обнаружения;
- воспроизведение файлов документировании входных данных ОЗО.
Входная информация ПРЛ и ВРЛ поступает в программу ОЗО по каналу связи, использующему механизм общей памяти и именованных семафоров. Первая из запущенных программ, ВОИ или ОЗО, создает канал связи. Вторая использует уже существующий канал.
Программа ОЗО принимает следующие сообщения:
с трассовой информацией (отметки ПРЛ, ВРЛ, пропуски);
о сбросе трассы;
о принудительном закрытии приложения;
о начале работы ВОИ;
о прохождении лучом ВРЛ положения севера.
Сообщения с трассовой информацией содержат: номер цели, тип отметки, дальность , азимут, высоту, скорость, курс, флаги.
Программа ОЗО документирует входные данные в файлы, которые создает или открывает (если такие файлы уже существуют) сама и имена которых соответствуют дате документирования. Воспроизведение документированных файлов возможно как группой (при выборе пункта меню «Добавить, начиная с выбранного файла»), так и персонально (при выборе пункта меню «Добавить из файла»).
Основные принципы обработки информации программой ОЗО.
Из программы ВОИ в программу ОЗО передается трассовая информация с отметками или пропусками. Передача отметок ПРЛ осуществляется только при наличии в трассе отметок ВРЛ. В случае, если отметки ВРЛ в трассе отсутствуют в течение 4 обзоров, или в трассе отсутствует достоверная высота ВРЛ, отметки ПРЛ перестают добавляться в статистику по данному ВО даже при их наличии. Пропуски отметок ПРЛ перестают накапливаться для данной трассы в случае, если в течении одного последнего обзора и далее не было ни одной отметки ПРЛ для любой трассы на экране ВОИ. Эта мера была принята для защиты собранной статистической информации в случае отключения передатчика ПРЛ.
В накоплении статистики используются отметки только на линейных участках трассы.
Информация, пришедшая от программы ВОИ складывается в буферы, соответствующие графикам, содержащимся в меню «Отметки».
Для оценки распределения вероятности обнаружения отметок ПРЛ и ВРЛ по зоне обзора, программа ОЗО разбивает полную зону обзора на трехмерные элементарные зоны (объемы или дискреты) с размерами Дв, ДD и ДH , где
Дв – дискрет по азимуту;
ДD – дискрет по дальности;
ДH – дискрет по высоте.
Дискреты ДD и ДH регулируемые и могут назначаться оператором в файле InitOZORLS_Lin. Дискрет Дв постоянный и равен 10є. Кроме того, с целью более качественной оценки верхней угломестной границы зоны обнаружения, дискрет по дальности устанавливается отдельно для ближней ( D < D1 ) и дальней зон обнаружения (в ближней зоне дискрет по дальности должен быть значительно меньше, чем в дальней зоне). Граница D1 между указанными зонами также регулируемая. По умолчанию в файле InitOZoRLS_Lin установлены следующие значения указанных величин: D1=400 км, ДH = 500 м, ДD =5 км для дальней зоны и D1 =25 км, ДH = 500 м, ДD =500 м для ближней зоны.
Для каждого элементарного участка программа ОЗО подсчитывает количество обнаружений N и количество пропусков M цели. Вероятность обнаружения P цели для данного элементарного участка рассчитывается по формуле P = N/(N + M).
Поскольку элементарный участок трехмерный, а отображение двухмерное, то на графике элементарные участки по недостающей координаты объединяются. При этом, диапазон объединения по недостающей координате задается оператором.
Дополнительно программа ОЗО рассчитывает следующие показатели работы станции:
вероятность наличия номера борта, рассчитанная по всем измерениям ВО;
вероятность наличия высоты, рассчитанная по всем измерениям ВО;
вероятность наличия номера борта, рассчитанная по конкретному ВО;
вероятность наличия высоты, рассчитанная по конкретному ВО;
общая для отметок ПРЛ и ВРЛ вероятность обнаружения, рассчитанная по конкретному ВО;
общее число измерений по конкретному ВО;
вероятность обнаружения отметок ПРЛ, рассчитанная по конкретному ВО;
вероятность обнаружения отметок ВРЛ, рассчитанная по конкретному ВО.
Программа ОЗО может отображать принятые данные в трех системах координат: дальность-высота, азимут-высота, азимут-дальность. В осях дальность-высота в области отображения распределения вероятности обнаружения, для удобства, прочерчены линии некоторых знаковых углов места.
5.2.2 Электрические параметры системы обработки 5.2.2.1 Параметры входных сигналов
С приемной системы:
–"State_Code1+", "State_Code1‑", "State_Code2+", "State_Code2‑ "– дифференциальные сигналы последовательного кода состояния (контроля) от двух ячеек формирователей сигналов ПЧ (ФПЧ) Д2ХК257 с каналами передачи по стандарту TIA/EIA‑644 (LVDS) и согласованием 100 Ом, активный уровень лог.1. В коде состояния передается ответное сообщение, подтверждающее достоверность приема в ФПЧ кода управления и сигнализирующее о состоянии ФПЧ;
– "Fref1+", "Fref1‑", "Fref2+", "Fref2‑" – дифференциальные сигналы синхронизации последовательного кода состояния (контроля) от двух ячеек формирователей сигналов ПЧ (ФПЧ) Д2ХК257 с каналами передачи по стандарту TIA/EIA‑644 (LVDS) и согласованием 100 Ом, активный уровень лог.1. Тактовая частота синхронизации равна опорной частоте. При переходе сигнала с пассивного уровня (лог.1) в активный уровень (лог.0) происходит смена состояний на линиях State_Code, а при переходе с активного уровня (лог.0) в пассивный уровень (лог.1) состояния на линиях State_Code достоверны;
– Fоп – тактовый сигнал частотой 80 МГц от ячейки Д2ХК257 через ячейку Д2ПУ080 (делитель сигналов). Уровень ТТЛ, нагрузка 50 Ом;
– "Fэхо НЛ (F1)о", "Fэхо НЛ (F2)о", "Fэхо ВЛ (F1)о", "Fэхо ВЛ (F2)о", "Fэхо НЛ (F1)р", "Fэхо НЛ (F2)р", "Fэхо ВЛ (F1)р", "Fэхо ВЛ (F2)р" – аналоговые радиочастотные сигналы с центральной частотой 30 МГц на нагрузке 50 Ом амплитудой (2 ± 0,3) В.
С преобразователей угловых перемещений ЛИР:
– "1А_p", "1А_n", "1B_p", "1B_n", "1R_p", "1R_n (РЕПЕР)", "2А_p", "2А_n", "2B_p", "2B_n", "2R_p", "2R_n (РЕПЕР)" – дифференциальные сигналы от двух датчиков угловых перемещений ЛИР с каналами передачи по стандарту EIA/TIA‑422A и согласованием 100 Ом. Кодирование угла выполняется формированием 4096-ти импульсов сигналов «A» и «B» за оборот и однократным формированием импульса сигнала «R» за оборот. Сигнал «A» опережает сигнал «B» при вращении вала по часовой стрелке.
От антенн приемника СРНС:
– "ANT1", "ANT2" – сигналы от двух приемных антенн СРНС.
5.2.2.2 Параметры выходных сигналов
На приемную систему:
– "Ctrl_Code1+", "Ctrl_Code1‑", "Ctrl_Code2+", "Ctrl_Code2‑" – дифференциальные сигналы последовательного кода управления двумя ячейками формирователей сигналов ПЧ (ФПЧ) Д2ХК257 с каналами передачи по стандартам TIA/EIA‑644 (LVDS) и согласованием 100 Ом, активный уровень лог.1. В коде управления передаются коды начала запуска, коды формирования радиоимпульсов, коды контроля и регулирования СКР, коды признака пилот–сигнала ППС, код включения генератора шума ГШ и коды управления аттенюаторами четырех приемных каналов;
–"Clk_Ctrl_Code1+", "Clk_Ctrl_Code1‑", "Clk_Ctrl_Code2+", "Clk_Ctrl_Code2‑" – дифференциальные сигналы синхронизации последовательного кода управления двумя ячейками формирователей сигналов ПЧ (ФПЧ) Д2ХК257 с каналами передачи по стандарту TIA/EIA‑644 (LVDS) и согласованием 100 Ом. Тактовая частота синхронизации равна опорной частоте. При переходе сигнала с пассивного уровня (лог.1) в активный уровень (лог.0) происходит смена состояний на линиях Ctrl_Code, а при переходе с активного уровня (лог.0) в пассивный уровень (лог.1) состояния на линиях Ctrl_Code достоверны.
На преобразователи угловых перемещений ЛИР:
– +6В – цепь питания для датчика ЛИР.
На ВРЛ:
– "1SYNC_OUT (МАИ)" – импульсный сигнал с токовым выходом, длительностью не менее 30 мкс, период повторения не менее 0,3 мс; количество импульсов за один оборот антенны РЛК составляет 16384(активный уровень- 0,2 А (при 12 В на нагрузке 50 Ом);
– "2SYNC_OUT (СЕВЕР)" – импульсный сигнал с токовым выходом (активный уровень- 0,2 А), длительность не менее 50 мкс, период повторения составляет не менее 5 с и совпадает с периодом вращения антенны РЛК. количество за один оборот антенны РЛК составляет один импульс, активный уровень- 0,2 А (при 12 В на нагрузке 50 Ом);
– "1CodeB_p A", "1CodeB_n A", "1CodeB_p B", "1CodeB_n B", "2CodeB_p A", "2CodeB_n A", "2CodeB_p B", "2CodeB_n B" – дифференциальные сигналы последовательного кода текущего азимута с каналами передачи по стандарту EIA/TIA 422A и согласованием 100 Ом. Для передачи значений используется кодирование с помощью самосинхронизирующегося кода «Манчестер 2».
5.2.2.3 Электропитание шкафа
Первичное питание шкафа:
220 В ± 10 % 50 Гц со 100 % резервированием (2 линии питает независимо каждый комплект аппаратуры);
+27 В ± 10 % для формирования питания азимутальных датчиков антенны РЛК.
|
Скачать 4 Mb.