Імітатор радіолокаційної обстановки

Настоящее изобретение относится к области радиолокации, в частности, к имитаторам радиолокационных сигналов, и предназначено для испытаний многоканальных радиолокационных измерителей с цифровым диаграммообразованием и пространственно-временной обработки информации. Известен имитатор сложных радиолокационных эхо-сигналов (А.с. №1398619, кл. G01S7/40, 1986), состоящий из антенны, резонатора, генератора сверхвысокочастотных колебаний, амплитудного модулятора, детектора огибающей, усилителя-ограничителя, генератора линейно изменяющегося напряжения, сумматора, генератора импульсов, циркулятора и ключей, обеспечивающий воспроизведение законов амплитудной и фазовой модуляции, а также фазовых соотношений последовательности зондирующих импульсов РЛС, их усиление и излучение в виде отраженного зондирующего сигнала РЛС. Недостатком указанного имитатора сложных радиолокационных эхосигналов является невозможность оперативного задания характеристик целей - угловых координат, дальности, доплеровской скорости и эффективной отражающей поверхности и их изменения, что ухудшает эффективность проверки системы обработки и оценки характеристик РЛС при проведении испытаний. В качестве прототипа выбран имитатор сигналов радиолокационной станции по а.с. №1671016, кл. G01S7/40, 1989, наиболее близкий к предлагаемому имитатору по технической сущности. Имитатор сигналов радиолокационной станции содержит генератор огибающей радиосигналов, блоки весовых коэффициентов, датчики статистических параметров по дальности и азимуту, сумматоры, блок памяти, синтезатор частоты, генератор суммарного сигнала по азимуту, два модулятора, генератор пилообразного напряжения, блок регулировки временной задержки, фильтр, селектор импульсов и блоки амплитудного взвешивания-. Генератор суммарного сигнале по азимуту содержит модулятор, сумматор, два программируемых блока памяти, дополнительных синтезаторов частоты, дополнительных модуляторов, смесителей, фильтров. Имитатор сигналов радиолокационной станции работает следующим образом. Синхронизирующие импульсы с частотой поступают на вход генератора огибающей сигналов. После модуляции в блоке весовых коэффициентов, суммирования в сумматоре, сигналы накапливаются в блоке памяти. Накопленные сигналы модулируются соответственно азимутальным направлениям в блоке амплитудного взвешивания и поступают на первый вход генератора суммарного сигнала по азимуту, на второй вход которого поступают сигналы соответствующих частот с выхода синтезатора частоты. Из этих сигналов в модуляторах и сумматорах формируется сигнал, соответствующий отражениям от поверхности земли. Выходной сигнал генератора суммарного сигнала модулируется сигналом дальности, сформированным блоками весовых коэффициентов по дальности, сумматором по дальности и селектором импульсов, модулируется пилообразным напряжением в модуляторе, фильтруется и поступает на выход устройства. В результате формируется двумерный случайный процесс с заданными корреляционными функциями по дальности и азимуту. В программируемых канальных блоках памяти записаны коды доплеровской частоты и амплитуды сигнала цели для каждого азимутального канала, которые после цифроаналогового преобразования, фильтрации и суммирования формируют смесь сигналов, отраженных от подстилающей поверхности и от целей. Основной недостаток указанного имитатора сигналов радиолокационной станции заключается в том, что он позволяет имитировать набор радиолокационных параметров целей на промежуточной частоте и, следовательно, исключает влияние высокочастотных трактов приемно-передающих каналов РЛС на качество обработки информации. Достоверный результат испытаний РЛС с многоканальной пространственновременной обработкой информации и цифровым диаграммообразованием может быть получен только при условии приема, преобразования и обработки сигналов собственного передающего устройства всеми трактами приемных каналов РЛС, включая их высокочастотные части. В этом случае обрабатываемые в различных приемных каналах сигналы сохраняют информацию о пространственных и временных характеристиках радиолокационных объектов и помех, а дестабилизирующие факторы приемных и передающих каналов снижают качество извлечения этой информации. В основу изобретения положена задача создания такого имитатора радиолокационной обстановки, в котором за счет введения новых блоков и связей между ними достигается имитация радиолокационных сигналов на высокой частоте с использованием в процессе испытаний собственных передающих и всех приемных каналов РЛС, включая радиочастотные тракты, что позволяет обеспечить расширение объема испытаний и повышение достоверности результатов испытаний. Поставленная задача решается тем, что в имитатор радиолокационной обстановки, в составе передатчика и многоканального приемного устройства (ЦАР), содержащий блок памяти доплеровской частоты, датчик статистических параметров азимута, соединенный с первым входом генератора суммарного сигнала по азимуту, ко второму входу которого подключен синтезатор частоты, согласно изобретению дополнительно введены частотный модулятор, к первому входу которого подключен блок памяти доплеровской частоты, в ко второму - синтезатор частоты, формирователь импульсов квантования, ко входу которого подключен частотный модулятор, к первому выходу подключен второй вход блока аналого-цифровых приемных модулей, а второй выход соединен с датчиком статистических параметров азимута, формирователь тактовых импульсов, ко входу которого подсоединен генератор суммарного сигнала по азимуту, коммутатор, соединенный первым входом с первым выходом приемного устройства (ЦАР), вторым входом - с формирователем тактовых импульсов, а первым выходом с первым входом умножителя, второй вход которого подключен к выходу запоминающего устройства эффективной поверхности рассеивания, а выход - к первому входу оперативного запоминающего устройства, соединенного выходом со вторым входом процессора обработки, первый вход которого подключен ко второму выходу приемного устройства (ЦАР), а вторым входом - с выходом датчика статистических параметров дальности, при этом второй выход коммутатора соединен со входом блока памяти доплеровской частоты, запоминающего устройства эффективной поверхности рассеивания и датчиком статистических параметров дальности. Расширение объема испытаний и повышение достоверности результатов испытаний РЛС с многоканальной пространственно-временной обработкой информации и цифровым диаграммообразованием достигается за счет введения новых блоков и связей между ними с использованием в процессе испытаний собственных передающих устройств и всех приемных каналов РЛС. Это и позволяет вести обработку входных сигналов, уровень которых ниже уровня входных шумов приемных трактов, обеспечивает высокоточное измерение параметров сигналов на фоне интенсивных помех, повышает разрешающую способность по измеренным параметрам, существенно увеличивает динамический диапазон ЦАР. На фиг.1 приведена функциональная схема имитатора радиолокационной обстановки; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу имитатора. Имитатор радиолокационной обстановки содержит передатчик 1, состоящий из последовательно соединенных синтезатора частоты 4, возбудителя 2 и апертуры 3, цифровую антенную решетку 5, состоящую из последовательно соединенных апертуры 6, блока 7 аналого-цифровых приемных модулей и мультиплексора 8, процессор обработки 9, формирователь 10 импульсов квантования, формирователь тактовых импульсов 11, коммутатор 12, частотный модулятор 13, генератор 14 суммарного сигнала по азимуту, умножитель 15, оперативное запоминающее устройство 16, блок памяти 17 доплеровской частоты, датчик 18 статистических параметров азимута, запоминающее устройство 19 эффективной поверхности рассеивания, датчик 20 статистических параметров дальности. Имитатор радиолокационной обстановки работает следующим образом. Передатчик 1 формирует зондирующий сигнал, излучаемый апертурой 3 передающей антенны и поступающий на апертуру 6 цифровой антенной решетки 5. Из блока памяти 17 доплеровской частоты, содержащего массив двоичных чисел, определяющих требуемые номиналы доплеровских частот, на частотный модулятор 13 поступает одно из этих чисел, на второй вход которого поступает сигнал синусоидальной формы синтезатора частоты 4, фаза которого жестко привязана к фазе излучаемого сигнала передатчика. В соответствии с номиналом установленной таким образом частоты в формирователе 10 импульсов квантования формируются сигналы, поступающие на блок 7 аналого-цифровых приемных модулей В результате на выходе блока 7 формируются квадратурные составляющие отсчеты входных сигналов в цифровой форме, следующие с частотой квантования. По окончании формирования цифровых отсчетов организуется их съем поочередно со всех аналого-цифровых приемных модулей С этой целью в момент формирования отсчета с выхода датчика 18 статистических параметров азимута поступает двоичное управляющее слово, определяющее девиацию частоты на выходе генератора 14 суммарного сигнала по азимуту, в соответствии с которым формируются тактовые импульсы на выходе формирователя 11 тактовых импульсов управляющего коммутатором 12. В результате коммутатор 12 последовательно во времени с переменным шагом снимает отсчеты с выходов аналого-цифровых приемных модулей цифровой антенной решетки 5. Эти отсчеты умножаются в умножителе 15 на коэффициенты, поступающие из запоминающего устройства 19 эффективной поверхности рассеивания. После снятия отсчета последнего канала аналого-цифрового приемного модуля осуществляется запуск датчика 20 статистических параметров дальности и производится вывод информации из оперативного запоминающего устройства 16, введенной туда из умножителя 15. Этот вывод производится с управляемой задержкой для формирования требуемой дальности до цели. Синхронизирующим сигналом является сигнал синтезатора частоты 4, который поступает на частотный модулятор 13 и генератор 14 суммарного сигнала по азимуту. Одновременно при необходимости производится смена выходной информации в блоке памяти 17 доплеровских частот, датчике 18 статистических параметров азимута и запоминающего устройства 19 эффективной поверхности рассеивания. Далее работа имитатора радиолокационной обстановки повторяется циклически. На фиг.2, поясняющей перечисленные процедуры, показаны: а) зондирующий сигнал; б) сигнал на выходе аналого-цифрового приемного модуля. При этом - период повторения импульсов; где - угол направления на цель; круговая частота эхо-сигнала; - скорость света; где - радиальная скорость цели; - несущая частота зондирующего сигнала, где - дальность до цели. В результате имитации многоцелевой радиолокационной обстановки с заданным произвольным числом целей и их параметрами процессором 9 обработки имитатора радиолокационной обстановки осуществляется программное формирование координатных сеток азимута, дальности, доплеровской скорости, эффективной поверхности рассеивания. За счет высокой точности и гибкости аппаратных и программных средств имитатора радиолокационной обстановки от одиночной физически существующей отметки формируется требуемое число виртуальных отметок множества целей с заменой пространственного движения каждой из имитируемых целей перемещением указанных координатных сеток для каждой цели, относительно размноженной калибровочной опорной отметки по заданному закону. Сформированные таким образом проекции каждой из размноженных калибровочных опорных отметок не связанные с ними перемещенные координатные сетки образуют в реальном времени поток входных данных для устройства обработки, что позволяет провести испытания характеристик РЛС в полном объеме. Преимущество предлагаемого технического решения заключается в том, что отпадает необходимость в организации сложных испытаний с множеством реальных целей, кроме того, обеспечивается повышение точности задания координат имитируемых целей, что позволяет провести испытания характеристик РЛС, с использованием собственных передающих и приемных трактов, которые невозможно реализовать с помощью известных устройств и методик, а именно: характеристик обзора многолучевой диаграммой направленности; - пропускной способности при сложной многоцелевой радиолокационной обстановке; - разрешающей способности; - помехоустойчивости; - точности определения координат.