Antrinio radaro informacijos apdorojimo algoritmų studija, vadovėlis laboratoriniams darbams. Radaro informacija Radaro informacijos iš daugelio šaltinių apdorojimas

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

• Įvadas
• 2. DSP sistemos
• 3. Optinis pluoštas

• 4. Gigabit Ethernet (1000base-T)28
• 5.VPX standartas
• Išvada
• Bibliografija
• Įvadas
• Radarai – tai radijo elektronikos sritis, susijusi su radijo bangų naudojimu aptikti, nustatyti koordinates ir matuoti įvairių objektų judėjimo parametrus. Visi radaro stebėjimo objektai vadinami taikiniais. Tai apima, pavyzdžiui, laivus, lėktuvus, tankus ir kt. Radaruose atliekamos operacijos, skirtos aptikti taikinius, išmatuoti jų koordinates ir judėjimo parametrus, vadinamos radaro stebėjimu.
• Radaro kanalo struktūra. Jį sudaro pats radaras, radaro nešiklis, radijo bangų sklidimo terpė, objektų grupė, navigacinė sistema ir kanalo indikacijos bei valdymo sistema (pav.%). Visi šie konstrukciniai elementai yra susiję su tam tikrų objektų charakteristikų aptikimo ir nustatymo procese.
• Objektų grupę sudaro nurodyti objektai (taikiniai), pagalbiniai objektai (orientyrai), lydintys objektai (fonas), objektai, skleidžiantys ar pakartotinai skleidžiantys trikdžių signalus (trikdžių šaltiniai).
• Taikiniai yra nurodyti objektai, kurie gali turėti skirtingą fizinį pobūdį: oro taikiniai (lėktuvai, raketos, debesys, lietus, atmosferos turbulencija ir kt.), antžeminiai taikiniai (karių ir tam tikros rūšies įrangos spūstys, aerodromo kilimo ir tūpimo takai ir žemės ūkio paskirties žemė, inžineriniai statiniai). ir keliai ir kt.), jūros taikiniai (laivai, ledo laukai, jūros paviršius).
• Orientyrai – tai pagalbiniai objektai, padedantys išspręsti pagrindinę užduotį – aptikti ir nustatyti taikinių charakteristikas. Pavyzdžiui, orientyras – objektas su žinomomis koordinatėmis – naudojamas labai tiksliai nustatyti netoli šio objekto esančių taikinių koordinates. Fonas – lydintys objektai, kurie paprastai trukdo aptikti taikinį. Taigi, jei mažas taikinys stebimas pagrindinio (žemės) paviršiaus fone, tada fonas užmaskuoja taikinį. Fono signalas yra daug didesnis nei tikslinis signalas, todėl reikalinga speciali signalų apdorojimo sistema, kuri slopintų foninį signalą ir paryškintų tikslinį signalą.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

• 1 pav. Radaro kanalo struktūra.
• radaro kanalo optinis pluoštas
• Aktyvūs ir pasyvūs trukdžiai yra objektai, skleidžiantys arba pakartotinai skleidžiantys signalus, trukdančius aptikti tikslinius signalus. Trikdžiai dažniausiai naudojami elektroniniame kare, tačiau jie gali būti ir netyčiniai (natūralūs), pavyzdžiui, kitų radijo perdavimo įrenginių spinduliuotės forma. Pasyviuosius trukdžius sukuria specialūs reflektoriai (dipolių debesys, aerozoliai ir kiti dariniai), nuo kurių atspindžiai užmaskuoja taikinio signalus.
• Radijo bangų sklidimo terpė yra erdvė tarp radaro ir objekto. Paprastai manoma, kad elektromagnetinė banga nuo objekto iki radaro sklinda tiesia linija ir pastoviu greičiu. Nehomogeniškumas terpėje (lūžio rodiklis) įveda klaidų matavimo taikinio charakteristikų procese, o energijos nuostoliai dėl absorbcijos terpėje sumažina taikinio aptikimo diapazoną. Todėl sprendžiant radaro problemas būtina atsižvelgti į sklidimo aplinkos ypatybes.
• Radaras – apima tikrąją radaro įrangą („techninę įrangą“) ir radaro veikimo programinę įrangą. Radaro įrangą sudaro šie pagrindiniai blokai:
• antenos ir siųstuvo-imtuvo moduliai. Modulių antenos tiekimo įrenginiai užtikrina kryptingą spinduliavimą ir radijo bangų priėmimą, atsižvelgiant į jų poliarizaciją. Perdavimo moduliai užtikrina radijo dažnių virpesių stiprinimą, amplitudę ir fazių moduliavimą. Priėmimo moduliai užtikrina mažo triukšmo stiprinimą ir gaunamų radijo dažnių virpesių dažnio keitimą;
• signalo sintezatorius, generuojantis tam tikro radijo dažnio virpesius, moduliavimo ir keitimo dažnius siųstuvų-imtuvų moduliams;
• signalų apdorojimo procesorius, kuris, naudodamas analoginius ir skaitmeninius įrenginius, atlieka gautų virpesių apdorojimo algoritmą (diafragmos sintezė);
• Borto kompiuteris, skirtas valdyti ir apdoroti duomenis, užtikrinantis visų radiolokacinių įrenginių ir radaro nešiklio veikimo ir režimų derinimą pagal sprendžiamą užduotį, taip pat duomenų apdorojimui iš signalų procesoriaus išvesties.
• Be išvardintų radaro komponentų, jame taip pat yra techninės diagnostikos prietaisai, maitinimo šaltiniai, signalų paskirstymo tinklas ir perjungimo įrenginiai.
• Navigacinė sistema aprūpina valdymo signalų apdorojimo sistemas reikiama informacija.
• Indikacijos ir valdymo sistema užtikrina ryšį tarp operatoriaus ir radaro, naudodama išmaniųjų valdymo sistemų informacijos rodymo įrenginius, įdiegtus kompiuteriu.
• Radaro nešiklis atlieka ne tik transportavimo funkcijas, bet ir suteikia duotą radaro erdvinę padėtį (trajektoriją), remiantis užduotimi generuoti reikiamą erdvės-laikinės trajektorijos signalą.
• Pagal nurodytą darbo režimą signalo sintezatorius sukuria zondavimo signalo nešlio dažnio aukšto dažnio virpesius, taip pat signalo konvertavimo ir moduliavimo dažnį.
• Skleidžiama elektromagnetinė banga, perėjusi sklidimo terpę nuo radaro iki objekto, sudaro objekto švitinimo lauką. Priklausomai nuo objekto savybių ir apšvitinimo lauko parametrų, pasižyminčių objekto atspindžio funkcija, susidaro objekto išsklaidytos elektromagnetinės bangos, sklindančios link radaro. Nuo objekto atsispindėjusi elektromagnetinė banga, perėjusi sklidimo terpę nuo objekto iki radaro, sužadina lauką priėmimo antenos modulių apertūroje.
• Signalų apdorojimo procesorius ir borto kompiuteris atlieka nurodytus diafragmos sintezės, aptikimo, koordinačių nustatymo ir taikinio atpažinimo algoritmus, užtikrinančius atsparumą triukšmui ir kitus algoritmus. Gautus duomenis operatorius naudoja ir įveda į kitas sistemas (žvalgybos, ginklų, gynybos ir kt.).
• 1. Radaro informacijos gavimo būdai
• Informacijos apie taikinius nešėjai yra priimami radaro signalai. Šių signalų priėmimas užtikrinamas dėl antrinės spinduliuotės, pakartotinės emisijos arba paties taikinio radijo bangų spinduliavimo. Yra atitinkamai aktyvus radaras su pasyviu atsaku, aktyvus radaras su aktyviu atsaku ir pasyvus radaras.
• Aktyvus radaras su pasyviu atsaku yra pagrįstas radijo bangų antrinės spinduliuotės (atspindėjimo) poveikio panaudojimu (1 pav., a). Jo aktyvus pobūdis yra taikinio apšvitinimas galingomis zondavimo vibracijomis. Pasyvi reakcija į spinduliuotę yra antrinė radijo bangų emisija. Antrinės spinduliuotės charakteristikos daro didelę įtaką šio radaro metodo pobūdžiui. Aktyvus radaras su pasyviu atsaku taip pat turi didelę įtaką priėmimo ir perdavimo įrangos išdėstymo vietoje pobūdis. Jei priėmimo padėtis derinama su siunčiančia, aktyvioji radaro įranga vadinama kombinuota.
• Kombinuotame įrenginyje dažnai yra viena antena, pakaitomis perjungiama siuntimui ir priėmimui. Galima atskirti priėmimo ir perdavimo pozicijas atstumu d, vadinamu baze. Bazės yra ne tik pastovios d = const (1 pav., b), bet ir kintamos (1 pav., c). Priėmimo taškas, pavyzdžiui, nukreipimo galvutė (1 pav., c), yra ant raketos, todėl d = var. Kartu su vienos bazės (dviejų padėčių) tarpais išdėstytomis aktyviosiomis radaro priemonėmis galimos ir daugiabazės (daugiapozicinis). Dėl vis sudėtingėjančių radarų užduočių pastaruoju metu labai išaugo susidomėjimas išdėstytomis radarų sistemomis.
• Ryžiai. 1. Apibendrintos blokinės diagramos, paaiškinančios radarų metodų esmę.
• Aktyvus radaras su aktyvia reakcija (antrinis radaras) leidžia gauti patikimą informaciją apie jūsų objektus (pvz., laivus, orlaivius, tankus ir kt.). Tam jie apšvitinami (1 pav., d) tardymo (zondavimo) signalais. Atsakikliai įrengiami prie objektų, t. y. siųstuvų-imtuvų, kurie pakartotinai skleidžia priimtus (skleidžiančius atsako) signalus. Nešlio dažniai, užklausų ir atsako signalų moduliavimo dėsniai (kodai) gali skirtis plačiose ribose. Tai užtikrina objektų tautybės („draugo ar priešo“) identifikavimą ir individualų identifikavimą. Aktyvus atsakas taip pat plačiai naudojamas atliekant skrydžių valdymo užduotis.
• Pasyvusis radaras naudoja natūralią taikinių elementų ir jų artimiausios aplinkos spinduliuotę. Spinduliavimą sukuria įkaitusios paviršiaus zonos, ryšio, vietos nustatymo ir navigacijos priemonės (įskaitant skrydžių saugumą), elektroninė elektroninė perdavimo įranga, įvairių tipų jonizuoti dariniai. Bendruoju atveju pasyvus radaro įtaisas gali būti pastatytas vienoje (1 pav., d) arba keliose vietose. Visų pirma, elektroninė spinduliuotės žvalgybos įranga veikia pagal pasyvaus radaro principus. Pasyviosios ir aktyviosios radarų sistemos gali sudaryti vieną visumą – tai bus aktyviosios-pasyviosios radarų sistemos.
• Kosminio zondavimo pobūdis yra svarbus aktyviam ir aktyviam-pasyviam SRL. Padidinus antenos matmenų ir bangos ilgio santykį, žinoma, kad pasiekiamas didelis antenų kryptingumas.
• Didelis zonduojančios spinduliuotės kryptingumas užtikrina jos energijos koncentraciją, palengvinančią vėlesnį atspindėtų signalų atranką. Todėl skirtingų erdvės sričių zondavimas dažnai atliekamas ne vienu metu, t. Kadangi kiekviena kryptimi skleidžiamos vibracijos dažniausiai yra moduliuojamos laike, moduliacijos dėsniai skirtingoms kryptims nėra vienodi.
• Šiuo atveju vyksta zondavimo svyravimų erdvėlaikinė moduliacija. Tai pasiekiama siųstuvuose moduliuojant laiką ir perkeliant siuntimo antenų kryptingumo charakteristikas erdvėje. Galimi erdvės ir laiko moduliavimo tipai suteikia nuoseklią erdvės apžvalgą pagal standžią programą arba lanksčią – priklausomai nuo dabartinių stebėjimų rezultatų. Siekiant padidinti peržiūros efektyvumą, naudojamos antenos su elektra valdoma fazinio matricos tipo pluošto padėtimi. Priimamų radaro signalų parametrams ir jų naudojimui taikinio koordinatėms matuoti įtakos turi terpės, kurioje sklinda radijo bangos, savybės. Paprasčiausias ir elementariausias atvejis yra sklidimo laisvoje erdvėje atvejis, kuris paprastai laikomas: 1) vienalyčiu; 2) izotropinis; 3) nedispersinis. Tai reiškia, kad radijo bangų sklidimo greitis: 1) yra vienodas visiems šios erdvės elementams; 2) nepriklauso nuo bangos sklidimo ir poliarizacijos krypties; 3) nepriklauso nuo virpesių dažnio (s? 3 10 8 m/s). Zondavimo ir atspindėti signalai sklinda tiesiomis trajektorijomis, neiškraipydami savo formos. Signalų, atsispindėjusių nuo taškinių taikinių, vėlavimo laikai tз, palyginti su zonduojančiais, išdėstytiems (1 pav., b) ir kombinuotiems (1 pav., a) radarams nustatomi pagal ryšius.
• tз = (D1 + D2)/s ir tз = 2Д/s.
• Taigi diapazonas iki tikslo yra užkoduotas priimamų virpesių laiko struktūroje. Kombinuotiems radarams diapazoną vienareikšmiškai lemia delsos laikas:
• Dc = s tз/2.
• Naudojant atskirtus priėmimo taškus arba vieną daugiaelementę anteną, galime kalbėti apie priimamų virpesių erdvinę-laikinę struktūrą. Laiko vėlavimų rinkinys apibūdina ne tik nuotolius, bet ir kampines taikinių padėtis. Kai atstumas tarp priimančių elementų yra mažas (faziniame masyve), kai galima nepaisyti signalo gaublių vėlavimų skirtumo priimantiems elementams, taikinio kampinė koordinatė randama iš pradinių fazių pasiskirstymo. gautus svyravimus. DNR susidarymas yra susijęs su tuo pačiu pasiskirstymu. Sukant dugną (skenuojant) galima palyginti paprastai išmatuoti kampines koordinates – taikinių azimutus ir pakilimo kampus, pavyzdžiui, pagal atspindėto signalo maksimumą (2 pav., a), užtikrinti jų kampinę skiriamąją gebą (pav. 2, b). Informacija apie skirtingas kampines kryptis vienkanalo priėmimo metu ateina nuosekliai laike, daugiakanalio priėmimo metu (kai 2 pav. b charakteristikos susijusios su skirtingais priėmimo kanalais) ją galima priimti lygiagrečiai, beveik vienu metu.
• Ryžiai. 2. Diagrama, iliustruojanti kampinių koordinačių ir taikinio skiriamosios gebos matavimo principą
• Ryžiai. 3. Paprasčiausio impulsinio radaro blokinė schema
• Taikinių aptikimo, jų kampinių koordinačių ir nuotolio matavimo principų įgyvendinimą paaiškinsime naudodamiesi paprasčiausio aktyvaus impulsinio radaro su kombinuota perdavimo-priėmimo antena ir vienu priėmimo kanalu blokinės schemos pavyzdžiu (3 pav.). Svarbus radaro elementas yra sinchronizatorius, kuris įjungia pagrindinius jo elementus. Zondavimas trumpais radijo impulsais užtikrina nevienodą priėmimą ir spinduliavimą. Tai leidžia naudoti bendrą anteną, perjungiamą antenos jungikliu siuntimui ir priėmimui.
• Po GS spinduliavimo antena prijungiama prie imtuvo. PPI suteikia operatoriui galimybę aptikti antrinę taikinio spinduliuotę, išmatuoti atstumą iki taikinio ir jo kampines koordinates (azimutą). Numatyta naudoti automatizavimo grandines. Pastarieji sujungia indikatoriaus įrenginį su antena, pateikia informaciją apie esamą dugno padėtį, taigi ir taikinių kampines koordinates, taip pat valdo šią schemą (3 pav. valdymo kilpa nepavaizduota).
• Bendresniu atveju priėmimas gali būti daugiakanalis; signalo trukmė neturi būti trumpa. Priėmimo ir siuntimo antenos gali būti atskirtos (net kombinuotoje vietoje).
• Reikšmingą vaidmenį radare vaidina taikinio judėjimo veiksnys, dėl kurio keičiasi atskirų elementų laiko vėlavimai, taigi ir visa signalų struktūra. Taigi radialinis taikinio judėjimas kombinuoto impulsinio radaro atžvilgiu: 1) keičia nuosekliai gaunamų impulsų delsą; 2) lemia iš fizikos žinomo nešlio dažnio pasikeitimą – Doplerio efektą. Abu efektai gali būti naudojami atskirai, norint išmatuoti tikslinius radialinius greičius ir jų greičio skiriamąją gebą. Kaip paaiškinta toliau, jie yra signalo transformacijos efekto apraiškos dėl taikinio judėjimo. Greičio pasirinkimas plačiai naudojamas apsaugai nuo pasyviųjų trukdžių.
• Naudojant bet kokį radaro metodą, gaunami signalai dažnai būna silpni. Tai ypač pasakytina apie aktyvųjį radarą, kuriame energija išsklaido du kartus: pakeliui į taikinį ir atgal. Silpniems signalams izoliuoti imamasi keleto priemonių: jei įmanoma, padidinami siunčiančios ir priimančios antenos matmenys bei vidutinė zondavimo virpesių galia; naudojami labai jautrūs (mažo triukšmo) radijo imtuvų įvesties elementai.
• 2. DSP sistemos

1 etapas. Skaitmeninis filtravimas ir spektrinė analizė

Šiame vystymosi etape (1965–1975 m.) pagrindinė DSP teorijos sritis buvo skaitmeninis filtravimas ir spektrinė analizė (2 pav.), o abi kryptys buvo vertinamos iš bendros dažnių vaizdavimo pozicijos. Bendras kūrimo krypčių pagrindas buvo skaitmeninių dažnių pasirinkimo filtrų sintezė. Pagrindiniai DSP teorijos principai buvo nustatyti ir iš tikrųjų išbandyti diskrečiųjų sistemų teorijoje ir grandinės teorijoje, naudojant tuo metu žinomų mašininių algoritmų rinkinį ir, svarbiausia, greitojo Furjė transformacijos (FFT) algoritmą.

2 paveikslas - pagrindinė DSP teorijos sritis

Pagrindinės problemos, kurios šiais metais buvo veiksmingos, yra šios: skaitmeninių filtrų (DF) perdavimo funkcijos mašininis aproksimavimas baigtinio (FIR filtrai) ir begalinio (IIR filtrai) impulsinio atsako filtrų klasėje, didelės spartos konvoliucijos kūrimas. algoritmai ir mažo triukšmo struktūros IIR filtrai, skaitmeninių spektro analizatorių konstravimas, remiantis juostos pralaidumo filtrais ir FFT algoritmu.

Skaitmeninių filtrų ir spektro analizatorių techninio įgyvendinimo galimybės šiuo laikotarpiu gali būti apibūdinamos kaip mašininio modeliavimo realiuoju laiku etapu, naudojant nedidelius kompiuterius ar specializuotus įrenginius, pastatytus ant vidutinio integracijos laipsnio IC. Pirmieji skaitmeniniai įrenginiai, kaip matyti šiandien, buvo mažo efektyvumo ir turėjo labai ribotą pritaikymą, paprastai siejamą su karinėmis technologijomis. Tačiau prognozuojama pažanga mikroelektronikos ir skaitmeninių schemų srityje suteikė vilties, kad ši padėtis greitai pasikeis radikaliai.

2 etapas. Daugiapakopis filtravimas ir adaptyvus signalų apdorojimas

70-ųjų pradžioje pasirodė pirmieji vieno lusto mikroprocesoriai (MP) - naujos kompiuterių revoliucijos bangos „pranešėjai“. Prasideda naujas DSP technologijos ir kompiuterinių technologijų plėtros etapas.

Atsiveria naujos galimybės ir atsiranda naujų problemų. DSP teorija žengia į kitą savo raidos etapą, kurį sąlyginai galima apriboti laikotarpiu nuo 1975 iki 1985 metų. Būtent šiuo laikotarpiu susiformavo keturios pagrindinės tarpusavyje susijusios šiuolaikinės DSP teorijos kryptys (3 pav.).

Pirmoji kryptis – skaitmeninis signalų dažnių parinkimas, sutvirtina ir susistemina pasiekimus skaitmeninių pralaidinių filtrų ir jų rinkinių projektavimo srityje. Originaliausias šios krypties darbas buvo susijęs su daugiapakopio signalų apdorojimo teorijos, pagrįstos retinimo laike ir dažniu, kūrimu.

Antroji kryptis – greito signalo apdorojimo algoritmai, orientuota į didelės spartos DSP algoritmų kūrimą, pašalinant transformacijos operacijų „pertekliškumą“ ir pakeičiant daug darbo reikalaujančias daugybos operacijas sudėjimo ir poslinkio operacijomis (daugybė FFT algoritmo modifikacijų ir skaičių teoretikos). transformacijos metodai).

Trečioji kryptis – adaptyvus ir optimalus signalų apdorojimas, apima platų spektrą optimalaus filtravimo (Wienerio, Kalmano filtrai ir kt.) bei signalų apdorojimo problemų sprendimo metodų a priori neapibrėžtumo dėl tiriamo dinaminio proceso prigimties sąlygomis.

Ketvirtoji kryptis – daugiamačių signalų ir laukų apdorojimas yra natūrali vienmačių signalų apdorojimo raida daugiamačių skaitmeninių sistemų atveju.

Šios kryptys yra tarpusavyje susijusios, ir šis ryšys grindžiamas tiek bendru matematiniu pagrindu, kuris „maitina“ visas keturias kryptis, tiek tiesioginiu vienų krypčių pagrindinių principų ir metodų panaudojimu kitose.

3 etapas. Optimalus signalų procesorių dizainas

Pirmoje devintojo dešimtmečio pusėje iš pradžių NEC (Japonija), vėliau „Texas Instruments“ (JAV) paskelbė apie pirmųjų signalų procesorių mPD7720 ir TMS32010 pramoninį išleidimą ir taip pažymėjo naujos eros DSP technologijose – VLSI signalo eros – atidarymą. apdorojimas. Naujoji mikroprocesorių sistemų klasė iš tikrųjų buvo vieno lusto mikrokompiuterių šeima, savo vidine architektūra orientuota į labai efektyvų klasikinių DSP algoritmų programinės ir aparatinės įrangos įgyvendinimą. Per gana trumpą laikotarpį – 15 metų – skaitmeninių signalų procesoriai (DSP) išgyveno kelis kūrimo etapus. Perspektyvių elektroninių technologijų rinkoje į konkurenciją įsiveržė tokios įmonės kaip Motorola, AnalogDevices, AT&T, SGS Thomson (JAV) ir kt.. Dėl intensyvios plėtros išaugo vieno lusto skaitmeninių procesorių skaičiavimo našumas ir vidiniai resursai. žymiai, o galingas programinės ir techninės įrangos palaikymas atsirado mikroprocesorių DSP sistemose. Kainos sumažinimas ir VLSI signalų apdorojimo funkcionalumo išplėtimas prisidėjo prie plataus praktinio DSP metodų panaudojimo įvairiose mokslo ir pramonės žmogaus veiklos srityse.

Naujas DSP teorijos vystymosi etapas (nuo devintojo dešimtmečio vidurio) yra intensyvus skaitmeninių signalų apdorojimo metodų diegimas naudojant vieno lusto DSP ir jų pagrindu sukurtas kelių procesorių sistemas. DSP teorija, palaipsniui judanti visomis aukščiau nurodytomis kryptimis, vis labiau vystosi link praktinio panaudojimo konkrečiose srityse, atsižvelgiant į naudojamų signalų procesorių vidinių išteklių keliamus apribojimus. Tradiciškai išlieka pagrindinės DSP technologijos taikymo sritys: skaitmeninis kalbos, garso, vaizdo apdorojimas, taip pat statistinis DSP radijo inžinerijos, ryšių ir valdymo srityse. Tačiau būtent šiuo laikotarpiu DSP metodai ir technologijos perėjo iš, kaip taisyklė, karinių technologijų sferos į intensyvios komercinės plėtros sferą.

Intensyvi konkurencija naujų informacinių ir kompiuterinių technologijų rinkoje prisidėjo prie DSP sistemų projektavimo metodikos ir technologijų proveržio, žymiai sutrumpinant kūrimo laiką. Suformuluota bendra optimalaus kompiuterinio DSP sistemų projektavimo koncepcija. Kuriami galingi programinės įrangos įrankiai, skirti palaikyti kompiuterinį projektavimą, pradedant nuo sistemos modeliavimo etapo ir baigiant grandinės realizavimu signalų procesoriuose ir VLSI signalų apdorojimu. Tai apima tokius integruotus apvalkalus kaip MATLAB iš TheMathWorks, Inc., Hypersignal iš Nuregcertion, Inc., skaitmeninių filtrų sintezės paketai QEDesign iš MomentumDataSystems (JAV), DIFID ir PICLOR iš Radis, Ltd. (Rusija) ir kt. Daugiaprocesorių DSP kūrimas sistemos, orientuotos į informacijos srautų apdorojimą jų atvykimo greičiu, reikalavo sukurti specializuotas programinės įrangos valdymo priemones – realaus laiko operacines sistemas (RTOS), optimizuotas DSP sistemoms. SPOX RTOS iš SpectromMicrosystems, Inc. įgijo populiarumą ir plačiai naudojamas. (JAV) ir Virtuoso iš EonicSystems, Inc. (Belgija).

4 etapas. Vieno lusto kelių procesorių sistemos ir optimalus FPGA dizainas

Dabartinį signalų apdorojimo metodų ir technologijų plėtros etapą 90-ųjų antroje pusėje lemia tiek naujos unikalios vieno lusto daugiaprocesorių DSP (TMS320C80 šeima), tiek architektūriškai perprogramuojamų VLSI DSP, pagrįstų integruota programuojama logika, naudojimas. grandinės (FPGA). Turėdami iki 1 milijono loginių vartų mikroschemoje ir veikiančių iki kelių šimtų megahercų vidiniu laikrodžio dažniu, signalų apdorojimo FPGA tvirtai užima savo nišą tarp specializuotų pasirinktinių VLSI ir universalių DSP, intensyviai plečiant perprogramuojamų VLSI DSP taikymo sritį ir išstumti signalų procesorius iš aukštųjų technologijų rinkos.

Sistemos, sukurtos naudojant FPGA, apjungia itin aukštą individualių VLSI našumą ir didelį DSP lankstumą architektūrinio pritaikymo prie tam tikros klasės algoritmų lygyje, taip pat galimybę išdėstyti visą sistemos struktūrą, įskaitant nestandartinius periferinius įrenginius. , viename FPGA luste. Tais atvejais, kai suprojektuota sistema turi būti orientuota į sudėtingų šakotų apdorojimo algoritmų sprendimą realiu laiku įvairiais įvesties duomenų srautais, didžiausias efektyvumas pasiekiamas naudojant FPGA ir signalų procesorius kartu.

Naujoji DSP sistemos kūrimo koncepcija pagrįsta plačiai paplitusiu potencialių FPGA galimybių panaudojimu ir optimalia projektavimo metodika, garantuojančia nurodytų kokybės rodiklių pasiekiamumą minimaliomis techninės įrangos sąnaudomis. Tuo pačiu metu dėmesys ir toliau krypsta į taikomųjų sistemų, kurių kūrimas ir pramoninis diegimas vyksta vis sparčiau.

Tuo pačiu metu bendrosios DSP teorijos klausimai nepraranda savo reikšmės. Aktualiausios DSP teorijos ir technologijos problemos:

Įvairių sričių skaitmeninių signalų apdorojimo metodų ir algoritmų sisteminimas bei taikomosios programinės įrangos paketų kūrimas kompiuteriniam DSP sistemų projektavimui;

Metodų ir taikomųjų programų paketų kūrimas optimaliam DSP sistemų projektavimui signalų procesoriuose ir FPGA;

Naujų koncepcijų kūrimas pagrindinėse DSP teorijos srityse – kelių spartų apdorojimas, greitieji algoritmai, adaptyvusis apdorojimas, spektrinis įvertinimas, laiko-dažnio apdorojimas, bangelių ir fraktalų transformacijos, netiesinis filtravimas, daugiamatis signalų apdorojimas ir kt.

3. Optinis pluoštas

Skaidulinės optikos linijos skirtos dideliems duomenų kiekiams perkelti labai dideliu greičiu. Šviesolaidiniame kabelyje skaitmeniniai duomenys paskirstomi išilgai optinių skaidulų moduliuotų šviesos impulsų pavidalu. Tai gana patikimas (saugus) perdavimo būdas, nes neperduodami jokie elektriniai signalai. Todėl šviesolaidinio kabelio negalima atidaryti ir perimti duomenų, o tai netaikoma jokiam kabeliui, perduodančiam elektros signalus. Be to, visiškai pašalinamos laidinio perdavimo problemos, tokios kaip elektromagnetiniai trukdžiai, skersinis pokalbis ir įžeminimas. Be to, tiesinis slopinimas yra itin sumažintas, todėl šviesolaidinį ryšį be signalo regeneravimo galima pratęsti daug didesniais atstumais, siekiančiais 120 km.

Optinis pluoštas yra ypač plonas stiklo cilindras, vadinamas šerdimi, padengtas stiklo sluoksniu, vadinamu apvalkalu, kurio lūžio rodiklis skiriasi nuo šerdies. Kartais optinis pluoštas yra pagamintas iš plastiko. Plastiką lengviau naudoti, tačiau, palyginti su stiklo pluoštu, šviesos impulsai perduodami mažesniu atstumu. Kiekvienas stiklo pluoštas perduoda signalus tik viena kryptimi, todėl kabelis susideda iš dviejų skaidulų su atskiromis jungtimis. Vienas iš jų naudojamas perdavimui, o kitas - priėmimui. Pluoštų standumą padidina plastikinė danga, o stiprumą – kevlaro pluoštai. Šviesolaidinis kabelis idealiai tinka kurti tinklo magistrales, o ypač jungtims tarp pastatų, nes yra nejautrus drėgmei ir kitoms išorės sąlygoms. Jis taip pat užtikrina didesnį perduodamų duomenų slaptumą, palyginti su variu, nes neskleidžia elektromagnetinės spinduliuotės ir beveik neįmanoma prisijungti prie jo nepažeidžiant vientisumo. Šviesolaidžio trūkumai daugiausia susiję su jo įrengimo ir eksploatavimo išlaidomis, kurios paprastai yra daug didesnės nei varinių duomenų perdavimo laikmenų. Šis skirtumas tapo įprastas, tačiau pastaraisiais metais jis ėmė išsilyginti. Pati šviesolaidinė terpė yra tik šiek tiek brangesnė nei UTP 5 kategorija. Tačiau nepaisant šių privalumų ir trūkumų, šviesolaidžio naudojimas sukelia kitų problemų, pavyzdžiui, diegimo proceso. Šviesolaidinio kabelio tiesimas iš esmės niekuo nesiskiria nuo varinio kabelio klojimo, tačiau jungčių tvirtinimui reikia iš esmės skirtingų įrankių ir techninių įgūdžių.

Yra du skirtingi šviesolaidinio kabelio tipai:

daugiamodis arba daugiamodis kabelis, pigesnis, bet prastesnės kokybės;

vienmodis kabelis, brangesnis, bet turi geresnes charakteristikas lyginant su pirmuoju.

Šių dviejų tipų skirtumo esmė kyla dėl skirtingų šviesos spindulių praėjimo kabeliu režimų. Vienmodiame kabelyje beveik visi spinduliai eina tuo pačiu keliu, dėl to imtuvą pasiekia tuo pačiu metu, o signalo forma beveik neiškreipiama. Vienmodžio kabelio centrinio pluošto skersmuo yra apie 1,3 µm ir šviesą praleidžia tik tuo pačiu bangos ilgiu (1,3 µm). Sklaida ir signalo praradimas yra labai maži, todėl signalai gali būti perduodami daug didesniu atstumu nei naudojant daugiamodį kabelį. Vienmodžio kabelio atveju naudojami lazeriniai siųstuvai-imtuvai, kurie naudoja tik reikiamo bangos ilgio šviesą. Tokie siųstuvai-imtuvai vis dar yra gana brangūs ir nėra patvarūs. Tačiau ateityje vienmodis kabelis dėl savo puikių savybių turėtų tapti pagrindiniu tipu. Be to, lazeriai yra greitesni nei įprasti šviesos diodai. Signalo slopinimas vienmodiame kabelyje yra apie 5 dB/km ir netgi gali būti sumažintas iki 1 dB/km. Daugiamodiame kabelyje šviesos spindulių trajektorijos turi pastebimą sklaidą, dėl ko iškreipiama signalo forma priimančiame kabelio gale. Centrinio pluošto skersmuo yra 62,5 µm, o išorinio apvalkalo skersmuo yra 125 µm (tai kartais vadinama 62,5/125). Perdavimui naudojamas įprastas (ne lazerinis) šviesos diodas, kuris sumažina išlaidas ir padidina siųstuvų-imtuvų tarnavimo laiką, palyginti su vieno režimo kabeliu. Daugiamodio kabelio šviesos bangos ilgis yra 0,85 mikrono, o bangos ilgio sklidimas yra apie 30 - 50 nm. Leistinas kabelio ilgis yra 2 - 5 km. Daugiamodis kabelis yra pagrindinis šviesolaidinio kabelio tipas šiais laikais, nes jis yra pigesnis ir prieinamesnis. Daugiamodio kabelio slopinimas yra didesnis nei vienmodio kabelio ir siekia 5–20 dB/km. Įprasta dažniausiai naudojamų kabelių vėlavimo vertė yra apie 4–5 ns/m, o tai artima elektros kabelių vėlavimo vertei.

3.1 Optinio pluošto standartai

Jei lygintume daugiamodes skaidulas tarpusavyje (2.1 pav. a, b), tai gradientinis pluoštas turi geresnes technines charakteristikas nei laiptuotas pluoštas pagal sklaidą. Taip yra daugiausia dėl to, kad rūšiuotojo daugiamodio pluošto, kuris yra pagrindinis sklaidos šaltinis, dispersija tarp režimų yra žymiai mažesnė nei rūšiuoto daugiamodio pluošto, todėl rūšiuoto pluošto pralaidumas yra didesnis. Vienmodžio pluošto šerdies skersmuo yra žymiai mažesnis, palyginti su daugiamodės skaidulos, todėl dėl to, kad nėra tarpmodės sklaidos, didesnis pralaidumas. Tačiau tam reikia naudoti brangesnius lazerinius siųstuvus.

Šviesolaidinio ryšio linijose plačiausiai naudojami šie šviesolaidžio standartai (2.1 lentelė):

2.1 lentelė Šviesolaidžio standartai ir jų taikymo sritys

Daugiamodis pluoštas	Vienmodis pluoštas
MMF 50/125 gradiento pluoštas	PMF 62,5/125 gradiento pluoštas	SF (NDSF) laiptuotas pluoštas	DSF dispersijos poslinkis pluoštas	NZDSF nulinės dispersijos poslinkis pluoštas
	LAN (Ethernet, Fast / Gigabit Ethernet, FDDI, ATM)	Tolimojo ryšio tinklai (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet, FDDI, ATM), SDH magistraliniai tinklai)	Itin ilgi tinklai, greitkeliai (SDH, bankomatas)	Itin ilgi tinklai, greitkeliai (SDH, ATM), visi optiniai tinklai

· daugiamodis gradientinis pluoštas 50/125 (2.1 pav. a);

· daugiamodis gradientinis pluoštas 62,5/125 (2.1 pav. b);

· vienmodė pakopinio pluošto SF (non-dispersion-shifted fiber arba standartinis pluoštas) 8-10/125 (2.1 pav. c);

· vienmodis dispersinis poslinkis pluoštas DSF 8-10/125 (2.1 pav. d);

· vienmodis pluoštas su nuliniu dispersijos poslinkiu NZDSF (lūžio rodiklio profiliu šis pluoštas panašus į ankstesnį pluošto tipą).

Ryžiai. 2.1 a) Pakopinis daugiamodis šviesolaidis

Ryžiai. 2.1 b) Gradientinis daugiamodis šviesolaidis

Ryžiai. 2.1 c) Pakopinis vienmodis pluoštas, d) Dispersijos poslinkis vienmodis pluoštas (DSF arba NZDSF)

Dauguma šviesolaidinių įrenginių naudoja infraraudonųjų spindulių spektro sritį nuo 800 iki 1600 nm, daugiausia trijuose skaidrumo languose: 850, 1310 ir 1550 nm, 1 pav. 2.8. Būtent šių trijų bangos ilgių kaimynystė sudaro vietinius signalo slopinimo minimumus ir užtikrina didesnį perdavimo diapazoną.

3.2 Optinės skaidulos jungtys

ST. 1985 m. sukūrė AT&T, dabar – Lucent Technologies. Konstrukcija paremta keraminiu antgaliu (ferule), kurio skersmuo 2,5 mm su išgaubtu galu. Kištukas prie lizdo tvirtinamas spyruokliniu durtuvu (panašiai kaip BNC jungtys, naudojamos bendraašiam kabeliui). ST jungtys yra pigiausias ir labiausiai paplitęs tipas Rusijoje. Dėl paprastos, patvarios metalinės konstrukcijos (gali naudoti daugiau grubią jėgą) jis šiek tiek geriau pritaikytas dideliam naudojimui nei SC.

Pagrindiniai trūkumai yra žymėjimo sudėtingumas, ryšio sudėtingumas ir neįmanoma sukurti dvipusio kištuko.

S.C. Jį sukūrė Japonijos įmonė NTT, naudodama tą patį 2,5 mm skersmens keraminį antgalį kaip ir ST. Tačiau pagrindinė idėja yra lengvas plastikinis korpusas, kuris gerai apsaugo antgalį ir leidžia sklandžiai prijungti ir atjungti vienu linijiniu judesiu.

Ši konstrukcija leidžia pasiekti didelį pakavimo tankį ir lengvai pritaikoma prie patogių dvigubų jungčių. Todėl SC jungtys rekomenduojamos kuriant naujas sistemas ir palaipsniui keičia ST.

Be to, reikėtų atkreipti dėmesį į dar du tipus, iš kurių vienas naudojamas susijusioje pramonės šakoje, o kitas pamažu populiarėja.

F.C. Labai panašus į ST, bet su sriegine fiksacija. Jį aktyviai naudoja visų šalių telefono operatoriai, tačiau vietiniuose tinkluose jis praktiškai nerandamas.

L.C. Nauja „miniatiūrinė“ jungtis, struktūriškai identiška SC. Kol kas jis yra gana brangus, o „pigiems“ tinklams jo naudojimas yra beprasmis. Kūrėjai pagrindiniu argumentu „už“ nurodo didesnį įrengimo tankumą. Tai gana rimtas argumentas, o tolimoje (pagal telekomunikacijų standartus) ateityje visai tikėtina, kad jis taps pagrindiniu tipu.

3.3 Informacijos perdavimas šviesolaidžiu

Palyginus su kitais informacijos perdavimo būdais, TB/s dydžio tvarka tiesiog nepasiekiama. Kitas tokių technologijų privalumas – perdavimo patikimumas. Šviesolaidinis perdavimas neturi elektrinio ar radijo signalo perdavimo trūkumų. Nėra jokių trikdžių, galinčių sugadinti signalą, ir nereikia gauti radijo dažnio naudojimo licencijos. Tačiau mažai kas įsivaizduoja, kaip apskritai informacija perduodama šviesolaidžiu, o dar mažiau yra susipažinę su konkrečiais technologijų diegimais. Apžvelgsime vieną iš jų – DWDM (dense wavelength-division multiplexing) technologiją.

Pirmiausia pažiūrėkime, kaip apskritai informacija perduodama optiniu pluoštu. Optinis pluoštas – tai bangolaidis, kuriuo sklinda apie tūkstančio nanometrų (10-9 m) bangos ilgio elektromagnetinės bangos. Tai infraraudonosios spinduliuotės sritis, kurios žmogaus akis nemato. O pagrindinė mintis yra ta, kad, pasirinkus tam tikrą pluošto medžiagą ir jo skersmenį, susidaro situacija, kai kai kuriems bangos ilgiams ši terpė tampa beveik skaidri ir net atsitrenkus į ribą tarp pluošto ir išorinės aplinkos, didžioji dalis energijos išeina. atsispindi atgal į pluoštą. Tai užtikrina, kad spinduliuotė praeis per pluoštą be didelių nuostolių, o pagrindinė užduotis yra priimti šią spinduliuotę kitame pluošto gale. Žinoma, toks trumpas aprašymas slepia didžiulį ir sunkų daugelio žmonių darbą. Nemanykite, kad tokią medžiagą lengva sukurti arba kad šis efektas yra akivaizdus. Priešingai, tai turėtų būti traktuojama kaip puikus atradimas, nes dabar jis suteikia geresnį informacijos perdavimo būdą. Turite suprasti, kad bangolaidžio medžiaga yra unikali plėtra, o duomenų perdavimo kokybė ir trukdžių lygis priklauso nuo jos savybių; Bangolaidžio izoliacija sukurta taip, kad būtų užtikrinta minimali energijos išeiga.

Viena iš palyginti naujų duomenų perdavimo technologijų yra Fibre Channel.

„Fibre Channel“ technologija pagrįsta optinio pluošto, kaip duomenų perdavimo terpės, naudojimu. Šiandien labiausiai paplitęs šios technologijos pritaikymas yra didelės spartos tinklo saugojimo įrenginiai (SAN – Storage Area Networks). Tokie įrenginiai naudojami kuriant didelio našumo klasterių sistemas. „Fibre Channel“ technologija iš pradžių buvo sukurta kaip sąsaja, leidžianti dideliu greičiu keistis duomenimis tarp standžiųjų diskų ir kompiuterio procesoriaus. Vėliau standartas buvo išplėstas ir dabar apibrėžia ne tik duomenų saugojimo sistemų sąveikos mechanizmus, bet ir kelių klasterių sistemos mazgų sąveikos tarpusavyje bei su duomenų saugyklomis būdus.

Fibre Channel technologija turi keletą pranašumų prieš kitas duomenų perdavimo laikmenas, iš kurių svarbiausias yra greitis. Fibre Channel technologija užtikrina 100 Mbps duomenų perdavimo greitį. Antras svarbus privalumas – galimybė perduoti signalus labai dideliais atstumais. Duomenų keitimas naudojant šviesos signalą, o ne elektrinį, leidžia perduoti informaciją iki 10-20 km atstumu nenaudojant kartotuvų (kai naudojamas vienos bangos kabelis). Trečias Fibre Channel technologijos pranašumas yra visiškas atsparumas elektromagnetiniams trukdžiams. Ši kokybė leidžia aktyviai naudoti optinę perdavimo terpę net pramoninėse patalpose, kuriose yra daug elektromagnetinių trukdžių. Ketvirtasis pranašumas yra visiškas signalo spinduliuotės į aplinką nebuvimas, o tai leidžia naudoti "Fibre Channel" tinkluose, kuriuose yra padidintų saugos reikalavimų apdorotiems ir saugomiems duomenims.

Pagrindinis Fibre Channel technologijos trūkumas yra jos kaina: optinis kabelis su visomis susijusiomis jungtimis ir montavimo būdais yra žymiai brangesnis nei variniai kabeliai.

4. Gigabit Ethernet (1000base-T)

Sukūrus Gigabit Ethernet standartus, buvo sukurtos UTP varinio kabelio, vienmodžio ir daugiamodio pluošto specifikacijos. Gigabito eterneto tinkluose bitai 100 Mbps ir 10 Mbps tinkluose perduodami per dalį laiko. Esant greitesniems signalams, bitai tampa jautresni triukšmui, todėl laikas yra labai svarbus. Veikimo klausimas pagrįstas tuo, kaip greitai NIC arba sąsaja gali pakeisti įtampos lygius ir kaip patikimai tą įtampos pokytį galima aptikti 100 metrų atstumu nuo priimančiojo NIC arba sąsajos.

1000 Mbps – Gigabit Ethernet

Esant tokiam didesniam greičiui, duomenų kodavimas ir dekodavimas yra sudėtingesnis. Gigabit Ethernet naudoja du atskirus kodavimo veiksmus. Duomenų perdavimas yra efektyvesnis, kai bitų srautui pavaizduoti naudojami kodai. Duomenų kodavimas leidžia sinchronizuoti, efektyviai naudoti pralaidumą ir pagerinti signalo ir triukšmo santykį.

Ethernet 1000BASE-T užtikrina visišką dvipusį perdavimą naudojant visas keturias poras 5 ar naujesnės kategorijos UTP kabeliu. Gigabit Ethernet per varį leidžia padidinti greitį nuo 100 Mbps vienai laidų porai iki 125 Mbps vienai laidų porai arba 500 Mbps visoms keturioms poroms. Kiekviena laidų pora perduoda signalus visišku dvipusiu režimu, padvigubinant nuo 500 Mbps iki 1000 Mbps.

1000BASE-T naudoja 4D-PAM5 linijos kodavimą, kad pasiektų 1 Gbps duomenų pralaidumą. Ši kodavimo schema leidžia vienu metu perduoti signalus keturiomis laidų poromis. Jis konvertuoja 8 bitų duomenų baitą į keturių kodo taškų (4D) perdavimą vienu metu, kurie siunčiami per laikmeną, po vieną kiekvienoje poroje, kaip 5 lygio impulsų amplitudės moduliuoti (PAM5) signalai. Tai reiškia, kad kiekvienas simbolis atitinka du duomenų bitus. Kadangi informacija vienu metu keliauja keturiais keliais, grandinė turi atskirti kadrus prie siųstuvo ir vėl juos surinkti imtuve. Paveikslėlyje parodyta 1000BASE-T Ethernet naudojama grandinė.

1000BASE-T leidžia siųsti ir priimti duomenis abiem kryptimis – tuo pačiu laidu ir vienu metu. Šis eismo srautas sukuria nuolatinius susidūrimus laidų porose. Dėl šių susidūrimų susidaro sudėtingi įtampos modeliai. Hibridinės grandinės, aptinkančios signalus, naudoja sudėtingas technologijas, tokias kaip aido panaikinimas, 1 lygio į priekį klaidų taisymas (FEC) ir protingas įtampos lygių pasirinkimas. Naudojant šiuos metodus, sistema pasiekia 1 gigabito pralaidumą.

Kad būtų lengviau sinchronizuoti, fizinis sluoksnis kiekvieną kadrą įtraukia su srauto pradžios ir pabaigos skyrikliais. Kadrų sinchronizavimą palaiko nuolatiniai IDLE (neaktyvių) simbolių srautai, siunčiami kiekvienai laidų porai per tarpkadrų intervalą.

Skirtingai nuo daugelio skaitmeninių signalų, kurie paprastai turi kelis atskirus įtampos lygius, 1000BASE-T naudoja kelis įtampos lygius. Neaktyviu laikotarpiu kabelis turi devynis įtampos lygius. Duomenų perdavimo metu kabelyje yra iki 17 įtampos lygių. Kai tiek daug būsenų kartu su triukšmo poveikiu, signalas laidoje atrodo labiau analoginis nei skaitmeninis. Kaip ir analoginė, sistema yra jautresnė triukšmui dėl užspaudimo ir kabelių problemų.

Gigabito eterneto privalumai Kad būtų patenkinti didėjantys tinklo našumo reikalavimai, Gigabit Ethernet apima greitų šviesolaidinių jungčių fiziniame lygmenyje plėtinius. Tai dešimt kartų padidina MAC (Media Access Control) duomenų sluoksnyje, kad būtų galima palaikyti vaizdo konferencijas ir kitas daug srauto reikalaujančias programas. Gigabit Ethernet yra suderinamas su populiariausia tinklo architektūra Ethernet. 1996 m., remiantis IDC tyrimų prognozėmis, daugiau nei 80% kompiuterių tinklų naudojo Ethernet. Tikimasi, kad Ethernet dominavimas išliks ir po 1998 m., ypač kai šis sąveikus ir keičiamo dydžio standartas pereina prie gigabito greičio. Be plataus produktų ir gamintojų pasirinkimo rinkoje, šis dominavimas lėmė ilgalaikį Ethernet aparatinės įrangos kainų mažėjimą.

Tvarus Ethernet ir Fast Ethernet produktų sąnaudų mažinimas. Panašių tendencijų tikimasi ir Gigabit Ethernet gaminiuose. („Dell Oro Group“) „Fast Ethernet“ ir galiausiai „Gigabit Ethernet“ naudojančių įmonių informacinių technologijų skyriai, siekdami padidinti tinklo našumą, matys:

· Didesnis tinklo našumo lygis, įskaitant srauto lokalizavimą ir didelės spartos duomenų perdavimą tarp segmentų

· Didesnis tinklo mastelio keitimas – tai leis lengvai pridėti vartotojų ir valdyti tinklą.

· Bendrų techninės įrangos sąnaudų mažinimas laikui bėgant.

5.VPX standartas

VPX yra nauja įterptosios sistemos architektūra, skirta atšiaurioms aplinkoms, pagrįsta pažangiomis didelės spartos nuosekliosiomis jungtimis. VPX standartas istoriškai yra gerai žinomo VME standarto, plačiai naudojamo kuriant karinę elektroniką, įpėdinis. Šiandien VME standartas yra pasenęs, nors daugelis įmonių jį vis dar naudoja kaip naujų kūrimo pagrindą. Tą patį galima pasakyti ir apie plačiai paplitusį PICMG 2 standartą, kuriame naudojama CompactPCI duomenų magistralė. Pagrindinė priežastis, kodėl šie standartai dabar yra nereikšmingi, yra mažas lygiagrečių duomenų magistralių pralaidumas (VME64 – 40 MB/s). Visų pirma, tokie maži tarifai nepatenkina prašymų, susijusių su 126 ISSN 0236-3933, poreikių. MSTU biuletenis im. N.E. Baumanas. Ser. "Instrumentų gamyba". 2012 m. vizualinės informacijos apdorojimas, taip pat duomenų apdorojimas plačiajuosčio ryšio radiolokacinėse stotyse (radaruose). Be to, 6U formato plokštės (160233 mm) pasižymi nepakankamu standumu, žemais mechaninio rezonanso dažniais ir nepatenkinamai veikia stiprios vibracijos sąlygomis. Pagrindinė technologija, šiandien leidžianti dideliu greičiu perduoti duomenis tiek vienoje dėžėje (korpuse su plokščių komplektu), tiek tarp kelių nuotolinių įrenginių, yra didelės spartos nuoseklieji siųstuvai (imtuvai). Šiandien vis daugiau puslaidininkinių skaičiavimo įrenginių yra aprūpinti tokiais siųstuvais-imtuvais: programuojamos loginės integrinės grandinės (FPGA), skaitmeninių signalų procesoriai (DSP), ADC, DAC ir kt. Diferencialinio signalo perdavimo būdas, didelė siųstuvo galia, įvairių panaudojimas. ekvalaizerių tipai, kompensuojantys signalo iškraipymą, trimatės kristalų projektavimo technologijos leidžia perduoti duomenis iki 28 Gbit/s greičiu per vieną laidų porą. Sujungus kelis didelės spartos siųstuvus-imtuvus, per vieną duomenų magistralę galima pasiekti 100 Gbit/s ir didesnį perdavimo greitį. Šiuo metu 100 Gbit/s technologija jau yra standartinė ir ją siūlo pirmaujantys lustų gamintojai (Xilinx, Altera, Texas Instruments), kaip sakoma, „iki rakto“ principu. Gamintojai pateikia informaciją apie spausdintinių grandinių mazgų projektavimo ypatybes, pateikia derinimo rekomendacijas, pateikia tokių projektų patikrinimo metodus, taip pat suteikia jiems gana išsamų programinės įrangos palaikymą. Kuriant VPX, VPX REDI ir OpenVPX standartus buvo atsižvelgta į atsirandantį duomenų perdavimo technologijų atotrūkį tarp modernių lustų ir specialios paskirties modulių dėžėse. Reikalingas duomenų perdavimo greitis VPX standarte visų pirma užtikrinamas naudojant specialiai didelės spartos diferencialiniams signalams perduoti skirtas jungtis, kurios naudojamos ryšiui tarp įrenginio celių su galine plokšte (vadinamoji backplane). .

Šios jungtys yra mažų kampuotų spausdintinių plokščių (vadinamų plokštelėmis), sukrautų kartu naudojant plastikinį laikiklį, rinkinys. Spausdintinėse plokštėse yra įvairių konfigūracijų laidininkų brėžiniai, priklausomai nuo jungties paskirties: signalų jungtys su diferencialiniais arba asimetriniais takeliais; maitinimo jungtys su plačiais laidžiojo vario sluoksniais. Galinėje plokštėje sumontuota jungčių sujungimo dalis yra spyruoklinių kontaktų rinkinys, įdėtas į plastikinį laikiklį. VPX standarto signalų jungtys turi garantuotą charakteringą varžą (100 arba 50 omų), kurią užtikrina tinkama laidininkų konfigūracija ir jungties spausdintinė plokštė. Tai leidžia išlaikyti signalo vientisumą, kai jis pereina iš ląstelės į ląstelę per dvi jungčių poras. VPX maitinimo jungtys gaminamos naudojant spausdintinių plokščių gamybos technologiją iš ruošinių su stora vario plėvele (nuo 75 mikronų), kuri užtikrina iki 36 A srovės apkrovą vienai jungtiei, kurioje yra trys galios „plokštelės“. Taigi VPX standartiniai įrenginiai palaiko daug energijos naudojančias, didelės spartos skaitmenines ir skaitmenines analogines grandines. Taip pat reikėtų pažymėti, kad VPX jungtys, turinčios geras elektrines charakteristikas, turi aukštą atsparumo vibracijai lygį ir pakankamą mechaninį stiprumą. Tai pasiekiama tiek dėl pačių jungčių konstrukcijos, tiek naudojant gerai apgalvotą kreipiamųjų kaiščių sistemą. Kuriant standartą buvo atlikta daugybė atsparumo mechaniniams, temperatūros, cheminiams ir kitiems poveikiams bandymų, kurie patvirtino aukštą jungčių elektrinių savybių stabilumą.

Ne mažiau svarbus veiksnys, užtikrinantis greitą ryšį tarp modulių, yra galinės plokštės charakteristikos. VPX standartai apima modulinių sujungimų organizavimą išilgai galinės plokštės naudojant didelės spartos nuosekliąsias linijas. Yra trys duomenų perdavimo linijų organizavimo tipai: pavieniai UTP (Ultra-Thin Pipe) kanalai, du ("ploni") TP (plonas vamzdis) kanalai ir keturi ("stori") FP (riebus vamzdis) kanalai. Kiekvienas kanalas veikia tiek pilno dvipusio, tiek pusiau dvipusio režimo. Maksimalus standarto numatytas duomenų perdavimo per kiekvieną laidų porą bitų greitis yra 6 Gbit/s.

Išvada

Noras padidinti diapazoną lėmė tai, kad radaras, kaip ir daugelis kitų technologijų sričių, išgyveno „gigantomanijos“ erą. Buvo kuriami vis galingesni magnetronai ir vis didesnės antenos, sumontuotos ant milžiniškų besisukančių platformų. Radaro galia siekė 10 ar daugiau megavatų vienam impulsui. Sukurti galingesnių siųstuvų fiziškai buvo neįmanoma: rezonatoriai ir bangolaidžiai neatlaikė didelio elektromagnetinio lauko intensyvumo, juose vykdavo nekontroliuojamos iškrovos. Atsirado duomenų ir apie labai koncentruotos radiolokacinės spinduliuotės biologinį pavojų: šalia radaro gyvenantys žmonės sirgo kraujodaros sistemos ligomis ir limfmazgių uždegimu. Laikui bėgant atsirado didžiausio leistino žmogaus darbui mikrobangų energijos srauto tankio standartai (trumpą laiką leidžiama iki 10 mW/cm2).

Dėl naujų reikalavimų radarams buvo sukurta visiškai nauja technologija ir nauji radarų veikimo principai. Šiuo metu šiuolaikiniuose radaruose stoties siunčiamas impulsas yra signalas, užkoduotas naudojant labai sudėtingą algoritmą (labiausiai paplitęs yra Barker kodas), kuris leidžia gauti didesnio tikslumo duomenis ir daugybę papildomos informacijos apie stebimą. taikinys. Atsiradus tranzistoriams ir kompiuterinėms technologijoms, galingi megavatų siųstuvai tapo praeitimi. Juos pakeitė sudėtingos vidutinės galios radarų sistemos, integruotos per kompiuterį. Įdiegus informacines technologijas, tapo įmanomas sinchroninis automatinis kelių radarų veikimas. Radaro sistemos nuolat tobulinamos ir randa naujų pritaikymo sričių. Tačiau dar daug kas neištirta, todėl ši mokslo sritis dar ilgai domins fizikus, matematikus ir radijo inžinierius; bus rimto mokslinio darbo ir tyrimų objektas. Šiuolaikinio mokslo ir technologijų raida neįsivaizduojama be radarų, naudojamų kosmoso tyrinėjimuose, orlaivių ir laivų navigacijoje bei karinėje technikoje (taikiniams aptikti ir raketoms nukreipti į taikinį), panaudojimo.

Bibliografija

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Radar/

2. http://www.twirpx.com/file/989969/

3. http://leardsp2012.tom.ru

Panašūs dokumentai

Optinės skaidulos parametrai. Šviesolaidinio ryšio linijose slopinimo, bangos ilgio, atstumų, energijos potencialo, sklaidos ir nuostolių matavimo metodai. Laboratorinio stendo "Šviesolaidinio kelio parametrų matavimas" sukūrimas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2013-10-07


Mokslas ir technologija, jungiantys koordinačių aptikimo ir matavimo metodus. Radijo bangų atstumas iki objekto, radarų tipai ir jų pritaikymas visose veiklos srityse. Radaras ir jo paties zondavimo impulsas. Nuotolinis radijo bangų priėmimas.

pristatymas, pridėtas 2011-11-08


Signalų aptikimo ir nustatymo metodų analizė. Signalo pasikartojimo periodo įvertinimas naudojant pilnos pakankamos statistikos metodus. Signalo impulsų formų įvertinimas, siekiant atskirti abonentus ryšio sistemoje, neatsižvelgiant į perduodamą informaciją.

baigiamasis darbas, pridėtas 2018-01-24


Galimybė naudoti asmeninius kompiuterius (PC) antrinio radaro informacijos apdorojimo problemoms spręsti. Naudotų ir siūlomų algoritmų lyginamoji analizė. Įrenginių, skirtų kompiuteriui susieti su skaitmenine stotimi 55Zh6, schemos; išlaidų apskaičiavimas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2011-06-27


Stendo maketo sukūrimas. Šviesos srauto moduliavimo išoriniu akustiniu lauku poveikio tyrimas. Skaitmeninės informacijos vagystės, prisijungimo prie šviesolaidžio būdai. Kalbos suprantamumo vertinimo skaičiavimo metodo esmė. Standartinio adapterio saugumas.

baigiamasis darbas, pridėtas 2013-11-18


Impulsų, dažnių ir fazių diapazono matavimo metodai. Aviacijos radarų aptikimo sistema lėktuve An-71. Mikrovaldiklio, maitinimo prižiūrėtojo, ekrano, laikrodžio generatoriaus ir stabilizuoto maitinimo šaltinio pasirinkimas.

kursinis darbas, pridėtas 2012-02-13


Kovos su informacinėmis grėsmėmis priemonės. Kalbos informacijos nutekėjimo akustiniai ir vibroakustiniai kanalai. Radaro žvalgybos tipai. Informacijos apsaugos nuo šoninio vaizdo radarų stočių metodų ir priemonių klasifikacija.

pristatymas, pridėtas 2017-06-28


Matavimai šviesolaidinių perdavimo linijų techninio eksploatavimo metu, jų tipai. Automatinės šviesolaidinių kabelių stebėjimo sistemos. Veiksmingos optinio kabelio pažeidimo vietos lokalizavimo etapai. Optinių skaidulų diagnostika.

testas, pridėtas 2013-12-08


Standartiniai, alternatyvūs, perspektyvūs šviesolaidinių ryšių sistemų ir informacijos perdavimo šviesos kreiptuvų ilgio matavimo metodai. Šviesolaidžio ilgio matavimo metodų ir priemonių metrologinių charakteristikų analizė. Laiko srities reflektometrija.

baigiamasis darbas, pridėtas 2015-12-25


Nanoheterostruktūrų pagrindu veikiančių lazerių projektavimo ypatybių ir charakteristikų apžvalga. Lazerio spinduliuotės vidutinės galios, bangos ilgio nustatymo ir divergencijos kampų matavimo metodo studija. Ištirtų matavimo priemonių naudojimas.

Volkova G.A.

ANTRINIO RADARO INFORMACIJOS APDOROJIMO ALGORITMŲ TYRIMAS

Studijų vadovas laboratoriniams darbams

ANTRINIS APDOROJIMAS

RADARO INFORMACIJA.

Įvadas
Radaro informacijos apdorojimas skirstomas į pirminį ir antrinį. Pirminis apdorojimo įrenginys išsprendžia momentinės taikinio padėties radaro atžvilgiu koordinačių (atstumo, azimuto ir aukščio) aptikimo ir matavimo problemą kiekvienu tyrimo periodu.

Tiek tikrų, tiek klaidingų taikinių momentinės padėties koordinatės skaitmeniniu būdu siunčiamos į antrinį apdorojimo įrenginį, kuriame pagal jas nustatoma kiekvieno aptikto taikinio vieta pasirinktoje koordinačių sistemoje, ko pasekoje susidaro žymės. X , kuri gali būti tiesa arba klaidinga. ženklas– diapazono, azimuto ir aukščio kodų rinkinys tam tikru atskiru laiko momentu.

Vienas balas, gautas bet kurioje apklausoje, neleidžia priimti sprendimo dėl taikinio buvimo stebėjimo zonoje, nes jis gali būti klaidingas ir pagal jį negalima spręsti apie taikinio trajektoriją.

Antriniame apdorojimo įrenginyje pagal gautus ženklus n kaimyninėse apžvalgose išsprendžiamos šios pagrindinės užduotys:

Tikslinių trajektorijų aptikimas,

Tikslinių trajektorijų stebėjimas,

Trajektorijų skaičiavimas radarų informacijos vartotojų interesais.

Šios užduotys apima trajektorijos parametrų įvertinimą, dažniausiai nusakomą vektorine funkcija, išlygintų (interpoliuotų) ir į priekį (ekstrapoliuotų) koordinačių skaičiavimą, taip pat strobavimo taikinių žymių veikimą. Antrinis informacijos apdorojimas atliekamas automatiškai, naudojant skaitmeninį kompiuterį.

Panagrinėkime vieną iš būdų, kaip automatiškai užrakinti taikinio trajektoriją, kaip pavyzdį naudojant dvimatį radarą. Tegul aptikto taikinio koordinatės persiunčiamos iš pirminio apdorojimo įrenginio ir sukuriamas ženklas x 1, kuris nepriklauso nė vienai iš anksčiau sektų trajektorijų. Šis ženklas laikomas pradiniu tikslinės trajektorijos ženklu. Kadangi radaras skirtas sekti tam tikros klasės objektus (pavyzdžiui, orlaivius), minimalus V min ir maksimalus V m a x tikslinis greitis. Todėl galime pasirinkti sritį S 2 žiedo pavidalo su centru ties pirmuoju ženklu ir spinduliais R min = V min T peržiūrėti ir R m a x = V m a x T obz, kurioje kitoje apžvalgoje taikinys gali būti, žr. 1 pav. Ploto formavimo operacija vadinama strobavimu, o pati sritis – stroboskopu.

Jei blykste S 2 antroje apžvalgoje pažymėta x 2, tada prasideda trajektorija, o jei yra keli tokie ženklai, tai kiekvienas iš jų laikomas galimu trajektorijos tęsiniu. Jei nė viena žymė nepatenka į blykstę, įvyksta atstatymas. Trajektorijos pradžios kriterijus šiuo atveju yra „2/2“.

Pagal du ženklus galite nustatyti judėjimo kryptį ir vidutinį taikinio greitį
, tada apskaičiuokite galimą ženklo padėtį kitoje (trečioje) peržiūroje. Ženklo padėties nustatymas toliau pateiktoje apžvalgoje vadinamas ekstrapoliacija.

Automatinės trajektorijos fiksavimo etape priimama paprasčiausia hipotezė apie taikinio tiesinį ir tolygų judėjimą. Ekstrapoliuotos koordinačių reikšmės apskaičiuojamos pagal formulę:

.

Aplink ekstrapoliuotą ženklą susidaro apskritas blyksnis S 3, kurio matmenis lemia taikinio ženklo padėties matavimo paklaidos
ir ekstrapoliuoto ženklo padėties apskaičiavimo paklaidos
:

Tai, kad kitas gautas ženklas pataiko į strobą, patikrinamas palyginus gauto koordinačių skirtumą x i ir ekstrapoliuota x ai iŽenklai su pusės stroboskopo matmenimis:

.

Jei blykste S 3 trečioje peržiūroje rastas vienas ženklas, jis laikomas priklausančiu aptiktai trajektorijai. Procesas tęsiasi. Jei į strobą nepatenka jokia žymė, tada trajektorija tęsiasi palei ekstrapoliuotą ženklą, tačiau stroboskopo dydis didėja.

Nustatant manevrinio objekto trajektoriją, vartų dydžiai turi būti skaičiuojami atsižvelgiant į galimą manevrą. Stroboskopo dydis tiesiogiai veikia trajektorijos aptikimo kokybę. Jo padidėjimas padidina klaidingų ženklų skaičių stroboje, todėl padidėja klaidingo aptikimo tikimybė F AZ. Sumažinus blykstės dydį, stroboskopas gali neužfiksuoti tikrosios žymės, todėl sumažės teisingo aptikimo tikimybė D AZ.

Esant Gauso koordinačių matavimo paklaidų ir ekstrapoliacijos paklaidų pasiskirstymui, siekiant užtikrinti tam tikrą tikimybę, kad ženklas pataikys į strobą, jo forma turi sutapti su paklaidos elipse; kai aptinkama trajektorija stroboskopinėje erdvėje - klaidos elipsoidas. Tačiau tokių vartų formavimas yra susijęs su didelėmis skaičiavimo išlaidomis, o praktiškai apsiriboja tokios formos vartų formavimu, kurie būtų patogūs skaičiavimams priimtoje koordinačių sistemoje. Tokiu atveju sugeneruotas blyksnis turi uždengti klaidų elipsę (elipsoidą).

Trajektorija laikoma aptikta, jei įvykdomas aptikimo kriterijus. Automatinio trajektorijos fiksavimo algoritmo blokinė schema pateikta 2 pav., paryškintos rodyklės rodo ryšio linijas, kuriomis informacija perduodama kodų pavidalu, „nuliukai“ ir „vienetukai“ perduodami likusiomis ryšio linijomis, atitinkamai į ženklo nebuvimą ir buvimą blykste i – apžvalga.

Trajektorijų aptikimas (automatinis užfiksavimas).
Trajektorijos aptikimo (automatinio užfiksavimo) procesas iš esmės yra hipotezės tikrinimo procesas N 1, kad kaimyninėse apžvalgose gautų pažymių visuma yra taikinio trajektorija, palyginti su hipoteze H0, kad visi šie ženklai atsirado dėl klaidingo aliarmo.

Automatiškai fiksuojant trajektorijas, naudojami Neyman-Pearson, Bayes ir Wald kriterijai. Automatinio fiksavimo algoritmą galima gauti naudojant tikimybių santykio metodą. Pavyzdžiui, naudojant Bayes kriterijų, optimali automatinio fiksavimo procedūra sumažinama iki tikimybės santykio Λ sudarymo ir jo palyginimo su slenksčiu Λ 0:

Kur
Ir
- jungtiniai ženklų pasiskirstymo tankiai su sąlyga, kad hipotezės yra teisingos N 1 ir N 0 atitinkamai.

P 0 ir P 1 - atitinkamai trajektorijos nebuvimo ir buvimo a priori tikimybės,

SU 01 ir SU 10 - klaidų kaina: klaidingas trajektorijos fiksavimas ir praleista trajektorija.

Manoma, kad teisingų sprendimų kaštai yra lygūs nuliui. Šiuo atveju vidutinės rizikos reikšmė minimalizuojama, kur F AZ ir D AZ - atitinkamai klaidingo automatinio užrakinimo ir teisingo tikslinės trajektorijos automatinio užrakinimo tikimybė.

Didelis automatinio fiksavimo laiko padidėjimas gaunamas naudojant nuoseklią analizę (Wald kriterijus), kai tikimybės santykis formuojamas kaip kiekviena i-ženklas ir lyginamas su dviem slenksčiais:
Ir
:
.
Viršijus viršutinę ribą, priimamas sprendimas d 1 - aptikta trajektorija; jei  yra mažesnis už apatinę ribą, tada priimamas sprendimas d 0 – trajektorija neaptikta. Jeigu
,
tada priimamas sprendimas d tęsti bandymą: vyksta (i+1)- peržiūrima ir aprašyta procedūra kartojama. Šiuo atveju sprendimas priimamas vidutiniškai per mažiau nei n apžvalgos.
Pažymėkime ( δ i , i=l, 2, ...) nulių ir vienetų seka, atitinkanti ženklų nebuvimą arba buvimą blyksteliuose, susidariusiuose trajektorijos aptikimo proceso metu:

jei įjungtame blykste yra žyma i-tas žingsnis;

kitaip.

δ i =

Tikimybių santykis k-oje apklausoje

,

supaprastinta logaritmu:

.

Tada trajektorijos aptikimo algoritmas, naudojant Wald kriterijų

prie sumos reikia pridėti „svorį“.
, jei δ i=1 ir atimant "svorį"
, jei δ i= 0, ir lyginant lnΛ N ir lnΛ B slenksčių sumą.

Šiuo atveju padidėjimas, palyginti su Neyman-Pearson detektoriumi, yra apytikslis e AZ = D AZ, o aptikus klaidingą trajektoriją
.

Tačiau norint supaprastinti trajektorijų nustatymo įrenginius, naudojami neoptimalūs algoritmai, pavyzdžiui, k/m. Taigi, naudojant „4/5“ kriterijų trajektorijai aptikti, būtina, kad pradėjus trajektoriją „2/2“ kriterijumi, per tris sekančius peržiūras į blyksnį patektų dar bent 2 balai („2“ iš 3“ trajektorijos patvirtinimo kriterijaus). Aptikta trajektorija perduodama sekimui. Jei patvirtinimas neįvyksta, trajektorija nustatoma iš naujo.

Automatinio fiksavimo algoritmų efektyvumą apibūdina:

Tikimybė aptikti tikrąją trajektoriją D AZ;

Tikimybė aptikti klaidingą trajektoriją F AZ;

Vidutinis tikrosios trajektorijos automatinio fiksavimo laikas T SR AZ;

Vidutinis laikas automatiškai užfiksuoti klaidingą trajektoriją T SR LZ.

Šioms charakteristikoms apskaičiuoti naudojamas Markovo grandinės aparatas.

Markovo grandinių matematinį aparatą taikykime fiksuojančio įrenginio (automato), veikiančio pagal tokį algoritmą, analizei: trajektorijos inicijavimas vykdomas pagal „2/2“ kriterijų, o aptikimas registruojamas, jei ženklas patenka į blyksnį bent viename iš trijų tolesnių tyrimų po trajektorijos pradžios (patvirtinimo kriterijus „1/3“). Taigi trajektorijos nustatymo kriterijų galima pavadinti „2+1 iš 5“, t.y. "3 iš 5".

Darome prielaidą, kad fiksavimo įrenginio įvestis kitoje peržiūroje gauna „vieną“, jei tikslinė žyma patenka į ekstrapoliuotą strobą, ir „nulis“, jei ženklas nepatenka į šį strobą.

Galimi nulių ir vienetų deriniai m peržiūros ciklų metu nustato mašinos būseną. Sukurkime fiksavimo mašinos būsenų lentelę pagal kriterijų „3 iš 5“:
Būsenų derinių „0“ ir „1“ charakteristikos būsenų skaičius

1 11 - trajektorijos pradžia

3 111,1101,11001 -automatinis fiksavimas

5 11000 – trajektorijos nustatymas iš naujo
Iš būsenų lentelės sudaromas grafikas, žr. 3. Grafiko mazgai nurodo mašinos būsenas. Virš grafiko kraštų nurodytos perėjimo iš būsenos į būseną tikimybės ir daroma prielaida, kad blykstę pataikiusi žymė (mašinos įvesties vietoje pasirodo „vienas“) įvyksta su tikimybe. R, o jo nebuvimas blykste („nulio“ atsiradimas mašinos įvestyje) - su tikimybe q.

Sistemos perėjimas iš būsenos į būseną priklauso nuo:

Priklausomai nuo mašinos būklės šiuo metu,

Nuo dabartinės įvesties įtakos („vienas“ arba „nulis“ įėjime). Vadinasi, automato būsenos sudaro paprastą Markovo grandinę.

Pradinių būsenų vektorius (mūsų atveju - po antrosios peržiūros, kuri nustato indeksą) -

rodo, kad su tikimybe trajektorija prasidėjo pagal „2/2“ kriterijų, su tikimybe
nebuvo trajektorijos ryšio, atitinkančio trajektoriją, kuri buvo nustatyta iš naujo, o likusios mašinos būsenos buvo neįmanomos trečiosios peržiūros pradžioje.

Perėjimo tikimybės matrica lengvai sudaroma remiantis grafiku:

,

kur eilutės numeris atitinka būsenos, iš kurios pereina automatas, numerį, o stulpelio numeris nurodo būseną, į kurią pereina automatas.

Galite nustatyti automato būsenos vektorius 3, 4 ir 5 apžvalgose:

,

ir kt.
Apskaičiuoti 3, 4 ir 5 apžvalgų būsenos vektoriai yra tokios formos:

,
,
.
Eilutės tikimybių suma lygi vienetui.

Trečiasis būsenos vektoriaus elementas suteikia trajektorijos automatinio gavimo tikimybę atitinkamam peržiūros ciklų skaičiui:

,

,

.

Nes R yra tikimybė, kad ženklas pataikys į strobą, tada jo fizine prasme R atitinka teisingo taikinio aptikimo tikimybę automatinio užrakinimo blykste D puslapis, a q = 1- D 4a paveiksle pavaizduota automatinio fiksavimo tikimybės priklausomybė nuo peržiūros skaičiaus, esant skirtingoms teisingo aptikimo blykste tikimybėms D p. Matyti, kad didėjant peržiūros skaičiui, automatinio fiksavimo tikimybė D AZ didėja, ir D AZ kuo daugiau, tuo daugiau D p.

Klaidingo automatinio fiksavimo tikimybė nustatoma pagal tą patį santykį, vienintelis skirtumas yra tas R automatinio fiksavimo blykste yra klaidingo pavojaus signalo galimybė F puslapis, a q = 1- F p.

Klaidingo automatinio gavimo tikimybės priklausomybės nuo peržiūros skaičiaus skirtingoms klaidingo pavojaus signalo tikimybėms blykste parodytos 4b pav.

Tikimybės D puslapį Ir F puslapį apskaičiuojami pagal formules:

D puslapį =D ; F puslapį =M.F.,

Kur D Ir F- teisingo aptikimo ir klaidingo aliarmo tikimybė skiriamosios gebos elemente pirminio apdorojimo metu, M- raiškos elementų skaičius stroboskope.

D AZ (n) at D pp = 0,8
D AZ (n) at D pp = 0,9

F AZ (n) at F puslapis =

F AZ (n) at F puslapis =

4 pav., a 4 pav., b

Aukščiau aptartas automatinio griebimo įrenginio veikimo charakteristikų nustatymo metodas, naudojant Markovo grandinių matematinį aparatą, yra griežtas analitinis metodas. Tačiau šio metodo trūkumas yra skaičiavimų sudėtingumas naudojant sudėtingesnius kriterijus. Pavyzdžiui, padidinus n, didėja matricų tvarka, o operacijos su jomis tampa sunkesnės. Šiuo atveju, norint pakelti matricas į laipsnius ir atlikti kitas operacijas, būtina naudotis kompiuteriu. Todėl toliau siūlome supaprastintą automatinio fiksavimo kokybės charakteristikų apskaičiavimo metodą, kuris leidžia apsvarstyti automatinio fiksavimo procesą atsitiktinės eigos plokštumoje naudojant grafines konstrukcijas.

Automatinio fiksavimo procesą svarstysime remdamiesi tomis pačiomis prielaidomis, t.y. Dviejų vienetų buvimas iš eilės laikomas automatinio fiksavimo pradžia. Tolesniuose etapuose (peržiūros cikluose) atsiradus nuliams ir vienetams, turėtų būti peržengta viršutinė „automatinio fiksavimo“ slenkstis arba apatinė „nustatymo iš naujo“ slenkstis. Tarp momentų, kai atsiranda kombinacija „11“ ir viršutinio ar apatinio slenksčio susikirtimo, procesas kiekviename žingsnyje pereina į vieną ar kitą būseną. Kadangi nulių ir vienetų atsiradimas įrenginio įėjime yra atsitiktinis, įrenginio perėjimo iš vienos būsenos į kitą procesas prilygsta atsitiktiniams „vaikščiojimams“. Šiuo atveju plokštuma, kuria vyksta pasivaikščiojimai, paprastai vadinama „atsitiktinių pasivaikščiojimų plokštuma“.

Proceso, klaidžiojančio plokštumoje, trajektorija gali būti laikoma tam tikro taško judėjimu (klajojimu), kuris paprastai vadinamas „atstovaujančiu“ tašku. Taigi visas automatinio fiksavimo procesas gali būti pavaizduotas grafiškai. Šiuo atveju automatinio griebimo įrenginio veikimo kokybės charakteristikų apskaičiavimas yra labai supaprastintas ir šiuo atveju matricų sudaryti nereikia.

5 paveiksle pavaizduota atsitiktinių ėjimų pagal kriterijų „3 iš 6“ grafikas. Ordinačių ašyje rodomas žingsnių (peržiūros ciklų) skaičius, o abscisių ašyje – nulių skaičius esamoje kombinacijoje.

Atvaizduojančio taško judėjimas prasideda nuo to momento, kai iš eilės atsiranda du vienetai, šios būsenos tikimybė R 2. Rodyklės nurodo galimas reprezentuojančio taško judėjimo kryptis, t.y. pereina iš vienos būsenos į kitą. Perėjimai vertikalia kryptimi aukštyn įvyksta su tikimybe R, o įstrižai į dešinę ir aukštyn – su tikimybe q. Darant prielaidą, kad atskiros būsenos yra nepriklausomos, apskaičiuojamos tikimybės rasti tašką kiekvienoje būsenoje. Atsitiktiniai šio taško pasivaikščiojimai vyksta diskretiškai „neapibrėžtumo“ srityje, kol taškas atsiduria arba viršutinėje punktyrinėje linijoje („automatinio užfiksavimo“ būsena) arba apatinėje („reset“ būsena), po kurios reprezentuojančio taško judėjimas sustoja. . Matyti, kad automatinis fiksavimas gali įvykti trečiame, ketvirtame, penktame ir šeštame žingsnyje, o automatinio fiksavimo tikimybės skaičiuojamos 3 žingsnyje (peržiūros ciklas).
, 4 žingsnyje
, 5 žingsnyje
ir 6 žingsnyje
.

Apskaičiuotos automatinio fiksavimo tikimybės konkrečiame žingsnyje leidžia susumavus nustatyti automatinio fiksavimo tikimybes baigtiniam žingsnių skaičiui. Nesunku patikrinti, ar naudojant „3 iš 6“ kriterijų, automatinio fiksavimo 3 žingsniais tikimybė (peržiūros ciklas); keturiais žingsniais
, penkiais žingsniais ir galiausiai šešiais žingsniais.

Norėdami apskaičiuoti teisingo automatinio Daz užfiksavimo tikimybę kaip žingsnių skaičiaus funkciją, vis tiek svarstome p= D puslapis, q=1 - D puslapį ir apskaičiuoti klaidingo automatinio fiksavimo tikimybę F AZ mes priimame p= F puslapis, q=1 - F pp (naudojant tuos pačius santykius).

Norėdami apskaičiuoti vidutinį automatinio fiksavimo laiką, naudojame gerai žinomą matematinę lūkesčių formulę:

,

kur tikimybės P l(konkrečiai lžingsnis) turi atitikti normalizavimo sąlygą:

,

tie. atitinka visą įvykių grupę.

Nesunku patikrinti, ar buvo „automatinio fiksavimo“ įvykiai l-asis peržiūros ciklas“ adresu l iš k prieš m bet kokie „k iš m“ formos kriterijai nesudaro visos grupės. Todėl norint apskaičiuoti T, būtina atlikti normalizavimą. Automatinio fiksavimo kriterijaus „k iš m“ normalizavimas atliekamas taip:

Tada pagal „3 iš 6“ kriterijų vidutinis automatinio fiksavimo laikas apskaičiuojamas pagal formulę:

,
Kur
.

Norėdami apskaičiuoti vidutinį teisingo automatinio fiksavimo laiką T SR AZ mes pakeičiame p= D puslapis,

q=1 - D STR, ir skaičiuojant vidutinį klaidingo automatinio fiksavimo laiką T SR LZ:

p= F puslapis, q=1 - F p.

Teisingo ir klaidingo trajektorijos aptikimo tikimybės apskaičiavimo rezultatai, taip pat vidutinis automatinio gavimo laikas, naudojant siūlomą metodą, naudojant „atsitiktinio ėjimo plokštumą“, visiškai sutampa su skaičiavimu, pagrįstu diskrečiųjų Markovo grandinių naudojimu.

Trajektorijos sekimas .
Trajektorijų sekimas susideda iš sekančioje peržiūroje naujai gautų ženklų nuolatinio susiejimo su atitinkamomis trajektorijomis, koordinačių išlyginimo ir taikinio trajektorijos parametrų įvertinimo. Trajektorijos sekimo algoritmo blokinė schema pateikta 8 pav.

Tegul žymės pasirenkamos kaip sekimo rezultatas. Remiantis šiais su klaidomis gautais ženklais, reikia generuoti ištisinius trajektorijos duomenis (išlyginimą arba interpoliaciją), taip pat nustatyti trajektorijos parametrus su kuo mažesne paklaida.

Paprastai tikslinė trajektorija nurodoma laipsnio  polinomu (išlyginimo funkcija) kiekvienai koordinates (diapazonas, azimutas ir aukštis). Pavyzdžiui, diapazono koordinatei:

,
kurio laipsnis priklauso nuo taikinio manevringumo. Polinominiai koeficientai
, turintis diapazono reikšmę r 0, greitis V r, pagreitis a r ir kt. turi būti vertinamas.
Trajektorijos parametrus galima įvertinti naudojant didžiausios tikimybės funkcijos metodą, o trukdžių vaidmenį atlieka koordinačių matavimo paklaidos, kurios paprastai pasiskirsto su nuline vidutine verte.

Pasirinktų ženklų tikimybės funkcija
Atkaklus n-matmenų Gauso tikimybės tankis
.

Logaritmų ėmimas
ir kiekvieno apskaičiuoto kiekio dalinės išvestinės nustatymas
, sudaroma tikimybių lygčių sistema:

Radarinės priemonės (stotys, kompleksai, sistemos), skirtos oro ir paviršiaus taikiniams aptikti antvandeniniuose laivuose, yra vienas iš oro ir paviršiaus situacijų apšvietimo sistemos elementų, sprendžiantis komandų valdymo kompleksų ir kovinių grandinių informacinio palaikymo problemą. Šios sistemos stebėjimo radaro įrangos paskirtis – gauti informaciją apie visus taikinius kontroliuojamoje erdvės zonoje ir konvertuoti į tokią formą, kuri reikalinga, kad vartotojai galėtų ja tiesiogiai naudotis.

Apskritai radaro informacija, kuri vartotojams teikiama stebėjimo priemonėmis, apima:

Dabartinės tikslų koordinatės (t. y. koordinatės, ekstrapoliuotos išduodant vartotojams);

Taikinio judėjimo parametrai (kursas, greitis, skrydžio aukštis, krypties parametras ir kt.);

Kai kurios taikinių charakteristikos (tautybė, oro paviršius, vienos grupės ir kt.).

Taikinių aptikimo, diskrečiųjų koordinačių matavimo, einamųjų koordinačių ir taikinių judėjimo parametrų skaičiavimo bei jų charakteristikų įvedimo uždaviniai sprendžiami radiolokaciniais informacijos apdorojimo įrenginiais, kurie gali būti radiolokacinės įrangos galiniai įrenginiai arba būti bendrojo laivo dalis. radarų informacijos apdorojimo sistemos.

Signalų, atspindimų iš taikinių, esant triukšmui ir trukdžiams, konvertavimo procesas, siekiant išgauti informaciją, kurią jie neša apie taikinius, paprastai vadinamas radaro informacijos apdorojimas.

Pagal pirminis apdorojimas radaro informacija suprantama kaip naudingos analizės procesas, t.y. atsispindi nuo taikinių, signalų ir trukdžių, gautų vienos apklausos metu, kurios metu atliekamos šios operacijos:

Naudingų signalų parinkimas (izoliavimas) nuo trukdžių;

Sprendimo aptikti atspindėtų signalų paketą priėmimas pagal tam tikrą kriterijų;

Aptikto taikinio koordinačių matavimas;

Signalo parametrų, pernešančių informaciją apie taikinio pobūdį ir jo pirminę klasifikaciją, įvertinimas;

Išmatuotų tikslinių koordinačių ir atspindėtų signalų parametrų kodavimas, kad būtų galima pasiruošti tolesniam apdorojimui.

Pagal antrinis apdorojimas Radaro informacija suprantama kaip informacijos, gautos per kelis kosmoso tyrimus, palyginimo ir apibendrinimo procesas, kurio turinys yra:

Dabartinėje apžvalgoje gautų pakuočių (ženklų) identifikavimas su ankstesnių peržiūrų pakuotėmis (ženklais), leidžiantis pašalinti klaidingus ženklus ir nustatyti naujai atsiradusius taikinius;

Informacijos iš vieno taikinio sujungimas į trajektoriją, siekiant nustatyti taikinio judėjimo parametrus; prognozuoti savo būsimą padėtį;

Galutinė taikinių numeracija ir antrinė jų klasifikacija.

Dėl antrinio apdorojimo sumažėja trukdžių trukdžių poveikis, galima nustatyti taikinio koordinates, kai laikinai nėra nuo jo atsispindinčių signalų, pašalinti klaidingų taikinių žymes arba sumažinti jų atsiradimo tikimybę.

ANTRAS STUDIJŲ KLAUSIMAS:Apibendrinta radarų informacijos apdorojimo įrenginių blokinė schema.

Informacijos apdorojimo įrenginiai naudojami tiek oro situacijų apšvietimo sistemoje, siekiant informacinio palaikymo laivo oro gynybai, tiek paviršiaus situacijos apšvietimo sistemoje, siekiant užtikrinti laivybos saugumą, išvengti susidūrimų ir taktinį laivo manevravimą. Kadangi pirmajai užduočiai būdingas didesnis sudėtingumo laipsnis ir jai reikalingas žymiai didesnis įrangos rinkinys, apsvarstysime apibendrintą blokinę schemą, susijusią su informacijos apdorojimu iš oro taikinio aptikimo radaro.

SAR B

Pagal informacijos apdorojimo įrenginiai suprantamas kaip techninių priemonių rinkinys, sprendžiantis šias pagrindines užduotis:

1. padėties ore atvaizdavimas indikatorinių prietaisų ekranuose, skirtuose vizualiai aptikti ir klasifikuoti taikinius;

2. aptiktų taikinių identifikavimas;

3. rankinis koordinačių matavimas ir įvedimas į antrinį apdorojimo įrenginį (SDP), taip pat kai kurie aptiktų taikinių požymiai (draugas, ateivis, neatpažintas, oras, paviršius, vienas grupė'' ir kt.);

4. Automatinis aptiktų taikinių koordinačių aptikimas ir matavimas pirminiame apdorojimo įrenginyje (PDU); automatinis aptiktų ir sekamų taikinių koordinačių įvedimas į VDU;

5. einamųjų koordinačių ir sekamų taikinių judėjimo parametrų skaičiavimas oro gynybos sistemoje;

6. VDU apskaičiuotų taikinių sekimo ir trajektorijų korekcijos kokybės kontrolė;

7. antrinio informacijos apdorojimo rezultatų atvaizdavimas indikatoriniuose įrenginiuose ir iškabose;

8. apdorotos informacijos pristatymas į laivo valdymo sistemas;

9. taikinio žymėjimo priešlėktuviniams šaunamiesiems ginklams suteikimas.

Pradinis įvesties indikatorius (INV) skirtas oro ir paviršiaus situacijai rodyti ir analizuoti; vizualinis taikinio aptikimas; Tikslinių ženklų, kuriuos reikia sekti UVO, pasirinkimas; rankiniu būdu įvedant šių taikinių koordinates į VDU. INV iš esmės yra valdymo pultas, skirtas apdorojimo įrenginiams valdyti ir yra įrengtas laivo komandų postuose. INV skaičių nustato organizacija, priimta laive analizuoti ir naudoti OVNC radaro informaciją. Jei yra keli INV, vienas iš jų nurodomas kaip pagrindinis.

Informacijos pirminio apdorojimo įrenginys (PDU) skirtas automatiškai aptikti taikinių žymes (pakuotes), išmatuoti jų koordinates ir išduoti jas PDU.

Antrinis informacijos apdorojimo įrenginys (SPD) skirtas konstruoti (sekti) taikinių trajektorijas, remiantis indikatorinių įrenginių ar SPD operatorių atliekamų diskrečiųjų koordinačių matavimų rinkiniu, skaičiuoti ir nuolat tikslinti sekamų taikinių judėjimo parametrus ir esamas koordinates.

TRACKING indikatorius (IT) skirtas rankiniu būdu išmatuoti ir įvesti sekamų taikinių koordinates, taip pat stebėti sekimo kokybę. Norėdami išspręsti šią problemą, ekrane rodomi sekamų taikinių ženklai, taip pat ženklai (simboliai), atspindintys jų esamas koordinates, apskaičiuotas UVO. Įprastą trajektorijos sekimo kokybę apibūdina artima ir stabili ženklo padėtis tikslinio ženklo atžvilgiu. Kiekviena IS suteikia galimybę kontroliuoti kelių (iki keturių) trajektorijų sekimo kokybę. IC skaičius nustatomas pagal reikiamą pralaidumą, t.y. Didžiausias vienu metu sekamų trajektorijų skaičius.

Iškabos lenta (S) skirta rodyti informaciją apie lydinčias trajektorijas, suformuotą antrinio apdorojimo metu ir išduodamą vartotojams. Ant kiekvieno sekamo kelio yra rodomas transporto priemonės numeris, esamos koordinatės, judėjimo parametrai ir kai kurios funkcijos. INV įrengiamos iškabos, kurios naudojamos oro situacijai analizuoti ir paramos kokybei įvertinti.

Taikinio žymėjimo indikatoriai (TDI) rodo radaro situaciją ir kai kuriuos antrinio informacijos apdorojimo rezultatus analizei ir įvertinimui, kad būtų galima nukreipti šaunamuosius ginklus ir suteikti jiems taikinių žymes. Valdymo centrų skaičius nustatomas pagal laivų valdymo postų, turinčių teisę išduoti tikslinius nurodymus, skaičių.

Sąsajos įrenginių (ID) pagalba vartotojams suteikiama:

1. Pirminė radaro situacija (RPS), rodoma INV. Jį išduoda vartotojams perduodami transliavimo diapazono nuskaitymo trigerio impulsai, įtampa, sinchronizuojanti nuskaitymo sukimąsi su antenos spinduliuotės modelio sukimosi greičiu, ir signalų vaizdo įtampa bei nuo taikinių atsispindintys trukdžiai. Tokiu atveju poravimosi sistemų indikatoriaus įtaisai atkuria visą INV rodomą „vaizdą“.

2. Antrinė radaro situacija (SRS), reiškianti informaciją tik apie tuos taikinius, kuriuos lydi oro gynybos sistema. Dideliu greičiu, gerokai viršijančiu kosmoso tyrimo greitį, kiekvienam sekamam taikiniui dvejetainiu kodu išduodamas taikinio numeris, esamos koordinatės, judėjimo parametrai ir kai kurie ženklai.

3. Sinchroninis (galios) taikinio žymėjimas analogine (SCUa) arba skaitmenine (SCUa) forma, kuris parodo esamas koordinates ir taikinių, į kuriuos reikia šaudyti, judėjimo parametrus.

Tikslo žymėjimas- tai komanda atidengti ugnį, kurią išduoda ugnies vadovybė vienu metu paspaudus taikinio numerio klavišus ir ugnies ginklo, kuris turėtų šaudyti į šį taikinį, numerį. Šiuo atveju dabartinės apšaudymui skirto taikinio koordinatės siunčiamos į ginklo radaro valdiklius į nuotolio, pelyvio ir aukščio nukreipimo pavaras. Todėl toks taikinio paskyrimas vadinamas ne tik sinchroniniu, bet ir stipriu.

Klaidos apskaičiuojant esamas taikinio judėjimo koordinates ir parametrus, išduodamus kaip taikinio žymėjimas ginklo valdymo sistemai, priklauso nuo žymių skaičiaus iš tam tikro taikinio, kuriam taikomas antrinis apdorojimas, t. y. nuo radaro vaizdų skaičiaus. Didėjant periodinio žiedinio erdvės tyrimo metu gaunamų pažymių skaičiui, tikslinami trajektorijos parametrai, taigi, mažėja paklaidos apskaičiuojant esamas taikinio koordinates. Ilgai stebint nemevruojantį taikinį, taikinio žymėjimo tikslumas gali būti gana didelis. Tačiau norint sukurti tikslų tikslo paskyrimą, reikalingas tam tikras darbo laikas antriniam informacijos apdorojimui.

4. Elektroninis taikinio žymėjimas (ETS) – taikinio įtaiso galo koordinačių išvestis į susijusią ginklo valdymo sistemą, ugnies valdymo (ETC operatoriaus) sujungta su iššaunamo taikinio ženklu. Toks taikinio žymėjimas gali būti išduotas vieną kartą, įskaitant pirmą kartą aptiktą taikinio žymą, arba pakartotinai atliekant vėlesnius tyrimus.

Kadangi šiuo atveju vartotojui pateikiami tikslinių koordinačių diskrečių matavimų rezultatai, toks taikinio žymėjimas vadinamas diskrečiu. Šio tipo taikinių žymėjimui būdingos didelės koordinačių vėlavimo paklaidos, todėl mažas tikslumas, bet trumpas darbo laikas. Atsižvelgiant į ribotą taikinio koordinačių, išduotų šaudyti į jį, tikslumą, tokio tipo taikinio žymėjimas yra atsarginis ir dažnai vadinamas taikinio žymėjimu.

Jei sinchroninis taikinio žymėjimas užtikrina, kad ginklo valdymo radaras yra nukreiptas į taikinį tokiu tikslumu, kad jo žymė atsirastų valdymo sistemos sektorių indikatoriuose, tada išduodant elektroninį taikinio žymėjimą, daroma prielaida, kad bus atlikta papildoma papildoma paieška. reikalingas tikslas, o tam reikia papildomo laiko.

Per grįžtamojo ryšio valdymo liniją gaunami pranešimai (signalai) iš ginklo valdymo sistemų: „paruošta priimti taikinio žymėjimą“, „taikinio žymėjimas priimtas“ ir „taikinys sekamas“, kurie rodomi valdymo centre.

Įvadas

Pagrindinė radaro užduotis yra rinkti ir apdoroti informaciją apie zonduojamus objektus. Kelių padėčių antžeminiuose radaruose, kaip žinoma, visas radaro informacijos apdorojimas yra padalintas į tris etapus.

Pirminis apdorojimas susideda iš tikslinio signalo aptikimo ir jo koordinačių matavimo su atitinkama kokybe arba paklaidomis.

Antrinis apdorojimas numato kiekvieno taikinio trajektorijos parametrų nustatymą naudojant signalus iš vienos ar kelių MPRLS pozicijų, įskaitant taikinio žymių identifikavimo operacijas.

At tretinis apdorojimas įvairiais MPRLS priimančiais įrenginiais gauti tikslinių trajektorijų parametrai derinami su trajektorijų identifikavimu.

Todėl visų tipų radaro informacijos apdorojimo esmės svarstymas yra labai svarbus.

Norėdami pasiekti savo tikslus, apsvarstysime šiuos klausimus:

1. Pirminis radaro informacijos apdorojimas.

2. Antrinis radaro informacijos apdorojimas.

3. Tretinis radaro informacijos apdorojimas.

Šią mokymo medžiagą galite rasti šiuose šaltiniuose:

1. Bakulevas P.A. Radarų sistemos: Vadovėlis universitetams. – M.:

Radiotechnika, 2004 m.

2. Belotserkovskis G.B. Radaro pagrindai ir radaras

prietaisai. – M.: Tarybinis radijas, 1975 m.

1. Pirminis radaro informacijos apdorojimas

Norint automatizuoti aviacijos valdymo procesus, būtina turėti

išsami ir nuolat atnaujinama informacija apie oro taikinių koordinates ir charakteristikas. Ši informacija automatizuotose valdymo sistemose (ACS) gaunama naudojant priemones, įtrauktas į radaro informacijos (RL) rinkimo ir apdorojimo posistemį, būtent: postus ir radarų apdorojimo centrus, aviacijos radarų patruliavimo ir vadovavimo kompleksus. Pagrindinės informacijos apie oro taikinius gavimo priemonės yra radarai. Vadinamas informacijos apie objektus, esančius radaro matomumo diapazone, gavimo procesas apdorojimas RLI.

Šis apdorojimas leidžia gauti duomenis apie taikinio koordinates, jo trajektorijos parametrus, vietos laiką ir kt. Informacijos apie taikinį visuma sutartinai vadinama ženklas. Be minėtų duomenų, žymose gali būti informacija apie tikslinį numerį, jo tautybę, kiekį, tipą, svarbą ir kt.

Signalai, pernešantys operatoriui reikalingą informaciją, vadinami naudingais, tačiau, kaip taisyklė, juose būtinai veikia trikdžiai, kurie iškreipia informaciją. Šiuo atžvilgiu apdorojimo procese kyla problemų izoliuojant naudingus signalus ir gaunant reikiamą informaciją trikdžių sąlygomis.

Informacijos apdorojimas pagrįstas skirtumų tarp naudingo signalo ir trukdžių buvimu. Visą radaro vaizdų apdorojimo procesą galima suskirstyti į tris pagrindinius etapus: pirminį, antrinį ir tretinį apdorojimą.

Scenoje pirminis apdorojimas Radaro vaizdai aptinka taikinį ir nustato jo koordinates. Pirminis apdorojimas atliekamas po vieną, bet dažniau per kelis gretimus diapazono šlavimus. To pakanka norint aptikti taikinį ir nustatyti jo koordinates. Taigi pirminis radaro vaizdų apdorojimas yra vieno radaro peržiūros laikotarpio informacijos apdorojimas. Pirminio radaro vaizdų apdorojimo sudėtis apima:

Naudingo signalo aptikimas triukšme;

Tikslinių koordinačių nustatymas;

Tikslinių koordinačių kodavimas;

Skaičių priskyrimas taikiniams.

Dar visai neseniai šią problemą išsprendė radaro operatorius. Tačiau šiuo metu realiomis sąlygomis stebint daugybę dideliu greičiu judančių taikinių naudojant indikatorius, žmogus operatorius negali įvertinti oro situacijos įvairovės tik vizualiniu metodu. Atsižvelgiant į tai, iškilo problema dėl dalies ar visų žmogaus operatoriaus funkcijų, apdorojant radaro vaizdus, ​​perkeliant į kompiuterinius įrankius, kurie buvo sukurti aviacijos automatinio valdymo įrenginiuose.

Pirminis apdorojimas Radaro vaizdavimas prasideda nuo naudingo signalo aptikimo triukšme. Šis procesas susideda iš kelių etapų:

Vieno signalo aptikimas;

Plyšio aptikimas;

Viso signalų paketo formavimas;

Atstumo iki taikinio ir jo azimuto nustatymas.

Visi šie etapai įgyvendinami naudojant optimalius algoritmus, pagrįstus minimalių sprendimų klaidų ir matavimo rezultatų kriterijais.

Taigi pirminio apdorojimo metu atliekamas operacijas radaras gali atlikti savarankiškai.

Radaro ir ARPA paskirtis

Radaras skirtas aptikti radaro objektus aptikimo diapazone. Naudojamas: matomumo sąlygomis, pakrančių laivybai, sudėtingomis navigacijos sąlygomis.

Radaro veikimo principas

Radaras susideda iš 2 dalių: skenerio (antena besisukantis įrenginys, siųstuvas-imtuvas) ir indikatoriaus, *radiacijos stebėjimo įrenginio.

Radaro struktūrinė ir funkcinė schema

Radijo bangų spinduliavimo, sklidimo, atspindžio ir priėmimo procesų ypatumai.

Objekto atspindinčios savybės priklauso nuo formos, kampo, medžiagos ir kt.

Navigacijos radaro nuotolio ir krypties matavimo principas

Diapazonas: fiksuoti žiedai, kilnojamasis žiedas, elektroninis taikiklis, žymeklis.

Kryptys: mechaninis ir elektroninis stebėjimo prietaisas krypties nuskaitymui, kampo nuskaitymui (KU, IP)

Vaizdo orientacija radare ir ARPA Judėjimo indikacijos „OD“ (santykinis judėjimas) ir „ID“ (tikrasis judėjimas); formavimo ir naudojimo ypatumai; ID metu į indikatorių įvestų kurso ir greičio duomenų korekcija iš GK ir VVG.

OD – visas judėjimas mano laivo atžvilgiu (laivas ekrano centre)

ID – sekame radarą tarsi žemėlapį.

Orientacija: kursas aukštyn - posūkio įtaka, šiaurė aukštyn - koordinavimas su pagrindine kūnu, stabilizuotas kursas aukštyn.

Pagrindinės radaro techninės charakteristikos (impulso galia, spinduliuotės bangos ilgis, skleidžiamų impulsų trukmė, skleidžiamų impulsų pasikartojimo periodas, antenos spinduliavimo modelio (APP) plotis horizontalioje ir vertikalioje plokštumose, radaro jautrumas, ekrano skersmuo ir darbinis skersmuo , Piešimo vietos skersmuo.

Impulso galia yra galia, kuri išskiriama į orą. Šiuolaikiniuose radaruose jis svyruoja nuo vienetų iki šimtų kW. Jį lemia magnetrono tipas, bangos kelio ilgis ir antenos tipas.

Spinduliuotės bangos ilgis – trijų centimetrų (9 GHz) x juosta, dešimties centimetrų (3 GHz) s juosta.

Sekimo laikotarpis yra laikotarpis, per kurį siųstuvas spinduliuoja energiją į erdvę, priklauso nuo diapazono skalės.

Spinduliavimo modelio plotis yra horizontalus – apie 30 laipsnių, vertikalus – 1,5 laipsnio.

Jautrumas – galimybė aptikti mažus signalus (10 V -13 V).

Skersmuo ir darbinio ekrano skersmuo – 180, 250, 320mm

Piešimo vietos skersmuo – 0,1mm

Pagrindinės navigacinio radaro veikimo charakteristikos (koordinačių matavimo paklaidos, minimalus nuotolis, minimalus aptikimo diapazonas, negyva zona, šešėlių sektoriai horizontalioje ir vertikalioje plokštumoje, maksimalus diapazonas, maksimalus objekto aptikimo diapazonas, žemės posūkio įtaka, pagrindo įtaka paviršius, stoties diapazono skiriamoji geba, kryptinė skiriamoji geba.

Matavimo paklaidos priklauso nuo diapazono skalės, radaro nustatymų, zondo impulso trukmės, yra 1%

Minimalus diapazonas: a) veiksmas – sumažiname atstumą, nuo kurio į įėjimą pradeda veikti atspindėti signalai, tai lemia zondo impulso trukmė (1 μs = 150 m => 150 m nieko nesimato); b) aptikimas - charakteristika, kurioje atsižvelgiama į zondo impulso trukmę ir jautrumo atkūrimo laiką.

Negyva zona yra zona, kuri nustatoma pagal antenos įrengimo aukštį ir spinduliuotės modelio plotį.

Maksimalus diapazonas: a) veiksmas – impulsų pasikartojimo periodo ribojamas diapazonas, priklausantis nuo antenos galios ir stiprinimo; b) aptikimas - priklauso nuo antenos įrengimo aukščio, lūžio tipo, apšvitinto objekto charakteristikų, kelio skruzdžių bangų ilgio ir radaro nustatymų, yra tikimybinė charakteristika.

Žemės posūkio įtaka – D = k*(šaknis(h1)+šaknis(h2))

Pagrindinio paviršiaus įtaka – apatinis paviršius pakeičia stiprinimą nuo 0 iki 16 kartų. Radaro ekrane tai lemia sinusoidinį signalo ryškumo pokytį, priklausomai nuo atstumo pokyčio.

Stoties skiriamoji geba: a) diapazone - tai mažiausias atstumas tarp 2 taškų, leidžiantis stebėti taikinius atskirai. Priklauso nuo impulso trukmės ir stoties nustatymų kokybės. Yra 15-20m; b) kryptimi – atstumas tarp 2 vienodai nutolusių taikinių, kai jie stebimi atskirai. Priklauso nuo diagramų pločio pvz.

TJO reikalavimai navigaciniams radarams. (Informacijos rodymas, Indikatoriaus diapazono mastelių rinkinys, Diapazono skalių rodymas, Informacijos tipas, rodomas efektyvioje radaro vaizdo srityje, Daugiaspalvis vaizdas ekrane, Sistemos elektroninio žemėlapio vaizdas).

Aptikimo diapazonas: krantas 15M, 5000t 7M, 10m 3M, plūduras 2M. Mažiausias aptikimo diapazonas yra 50 m. Indikatorius 180, 250, 320 mm. Leidžiama daugiaspalvė, tačiau pagrindinis vaizdas turi būti tokios pat spalvos kaip ir tonai. Svarstyklės: 0,25 nm, 0,5 nm, 0,75 nm, 1,5 nm, 3,0 nm, 6,0 nm, 12,0 nm, 24 nm, 48 nm ir 96 nm. 10–15 laipsnių kampas neturėtų pabloginti vaizdo. Antenos sukimosi greitis 20 kartų/min. ID ir OD režimas. ECDIS vaizdas iš 2012 m., turinys: takelio linija, saugaus gylio kontūras nuosavam laivui, navigacijos pavojai.

Radarinio stebėjimo trukdžiai, jų ypatybės ir identifikavimas. (Imtuvas ir atmosferos triukšmas, kaimyninių radarų trikdžiai („nesinchroniniai trukdžiai“), klaidingi nuotolio žymės; svyravimo režimas, trukdžiai dėl kelių atspindžių ir šoninių skilčių; „vietiniai“, trikdžiai iš nelygių jūros paviršių; laikinas automatinis stiprinimo valdymas ( TAG) ), Hidrometeorologinių darinių trikdžiai; mažos laiko konstantos (STC) grandinė. Optimalūs TVG ir STC nustatymo ir naudojimo metodai.)

Trukdžiai iš jūros: jo intensyvumas mažėja tolstant nuo laivo, ekrane aplink yra 3-4M blykstė, 1-2M atstumu yra beveik vienas blyksnis. Norėdami kovoti su trukdžiais, naudokite VARU (!3 simbolis). Db rankenėlė sukonfigūruota taip, kad ekrane būtų trikdžių pėdsakų, kurių ryškumas yra mažesnis už galimą ryškumą.

Trikdžiai iš hidrometeorologinių darinių: jie gali kilti iš bet kokių hidrometeorologinių darinių, kovoja su MPV (short move time) rankenomis – trukdžių kompensacija. Arba naudojamas 10 cm diapazonas.

Imtuvo ir atmosferos triukšmas: ekrane chaotiški pliūpsniai, intensyvumas priklauso nuo stiprinimo lygio, grūdėtumo rankenėle pasirinkite 2-3 serijas 1 kv.cm.

Kaimyninio radaro trikdžiai: sparnas.

Sinchroniniai trukdžiai: spiralė.

Sinchroninis impulsas: sektorius šaltinio kryptimi.

Klaidingi taikiniai: a) atspindys (atspindys iš vamzdžio), b) atspindys nuo kliūčių (ilgalaikis stebėjimas), c) dėl daugybinio atspindžio (taikinių grandinė), d) dėl šoninių skilčių ( taškų lankas), e) dėl srovės laidų, f) dėl superlūžio, g) tyčia įvestų trukdžių.

Automatiniai radarų braižymo įrenginiai (ARPA). (Automatinio stebėjimo tikslas, rankinio ir automatinio gavimo parinktys, įsigijimo kriterijai.)

ARPA naudojama kaip: - navigacijos saugumą didinanti priemonė intensyvios laivybos zonose, netoli kranto, eismo zonose, siauruose, farvateriuose, - navigacijos jutiklis, būtinas navigatoriui teisingai įvertinti situaciją ir priimti pagrįstą sprendimą. skirtumui.

Veiksmų seka: informacijos gavimas, objekto aptikimas, koordinačių matavimas, taikinio judėjimo parametrų nustatymas, susitikimo parametrų nustatymas, susitikimo situacijos įvertinimas, manevro planavimas, manevro vykdymas ir jo valdymas.

Įsigijimas: rankinis ir automatinis (prieinamumui patikrinti naudojamas gavimo kriterijus – nuolatinių nuoseklių taikinių aptikimų skaičius nuoseklių peržiūrų metu – 3x3, 5x5, 15x15).

ARPA. Pirminis radaro signalų apdorojimas (kvantavimas, filtravimas, naudingų signalų aptikimas, objektų aptikimas ir identifikavimas (klasifikavimas), objektų koordinačių matavimas; įgyvendinimo ypatybės, naudojami gavimo kriterijai).

1) signalo konvertavimas į skaitmeninę formą (kvantavimas, atranka, kodavimas), 2) vidinis impulsų filtravimas, filtravimas tarp stebėtojų, 3) naudingo signalo aptikimas, 4) tikslo gavimas sekimui, 5) taikinio sekimas.

ARPA. Antrinis radaro informacijos apdorojimas: forma

1) koordinačių išlyginimas, 2) judėjimo ir artėjimo porų kūrimas, 3) susitikimo situacijos įvertinimas, 4) manevro planavimas ir vykdymas.

Kuriant formą vėluoja: 1 min – išankstinės informacijos apdorojimo laikas, 3 min – maksimalaus tikslumo išvystymo laikas. Tikslumas: guolis 0,5 ir 1,5 laipsnio, tikslinis kursas 3 laipsniai, greitis 1kt, Dcr 1/4M, Tcr 1min.