Radara informācijas sekundārās apstrādes algoritmu izpēte, mācību grāmata laboratorijas darbiem. Radara informācija Radara informācijas apstrāde no daudziem avotiem

Nosūtiet savu labo darbu zināšanu bāzē ir vienkārši. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu

Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.

Publicēts http://www.allbest.ru/

Ievads
2. DSP sistēmas
3. Optiskā šķiedra

4. Gigabitu Ethernet (1000base-T)28
5.VPX standarts
Secinājums
Bibliogrāfija
Ievads
Radars ir radioelektronikas joma, kas nodarbojas ar radioviļņu izmantošanu, lai noteiktu, noteiktu koordinātas un mērītu dažādu objektu kustības parametrus. Visus radara novērošanas objektus sauc par mērķiem. Tie ietver, piemēram, kuģus, lidmašīnas, tankus utt. Darbības, kas tiek veiktas radaros, lai noteiktu mērķus, izmērītu to koordinātas un kustības parametrus, tiek sauktas par radara novērošanu.
Radara kanāla uzbūve. Tas ietver pašu radaru, radara nesēju, radioviļņu izplatīšanās vidi, objektu grupu, navigācijas sistēmu un kanālu indikācijas un vadības sistēmu (att.%). Visi šie strukturālie elementi ir iesaistīti doto objektu īpašību noteikšanas un noteikšanas procesā.
Objektu grupu veido noteikti objekti (mērķi), palīgobjekti (orientieri), pavadošie objekti (fons), objekti, kas izstaro vai atkārtoti izstaro traucējumu signālus (traucējumu avoti).
Mērķi ir noteikti objekti, kuriem var būt atšķirīgs fiziskais raksturs: gaisa mērķi (lidmašīnas, raķetes, mākoņi, lietus, atmosfēras turbulence utt.), zemes mērķi (karaspēka un noteikta veida aprīkojuma sastrēgums, lidlauku skrejceļi un lauksaimniecības zeme, inženierbūves un ceļi utt.), jūras mērķi (kuģi, ledus lauki, jūras virsma).
Orientieri ir palīgobjekti, kas palīdz atrisināt galveno uzdevumu noteikt un noteikt mērķu īpašības. Piemēram, orientieris - objekts ar zināmām koordinātām - tiek izmantots, lai ļoti precīzi noteiktu šī objekta tuvumā esošo mērķu koordinātas. Fons - pavadošie objekti, kas parasti traucē mērķa noteikšanu. Tātad, ja uz pamata (zemes) virsmas fona tiek novērots neliels mērķis, tad fons maskē mērķi. Fona signāls ir daudz lielāks nekā mērķa signāls, tāpēc ir nepieciešama īpaša signāla apstrādes sistēma, lai apslāpētu fona signālu un izceltu mērķa signālu.

Publicēts http://www.allbest.ru/

1. attēls. Radara kanāla struktūra.
radara kanāla optiskā šķiedra
Aktīvie un pasīvie traucētājierīces ir objekti, kas izstaro vai atkārtoti raida signālus, kas traucē noteikt mērķa signālus. Traucējumus parasti izmanto elektroniskajā karā, taču tie var būt arī netīši (dabiski), piemēram, citu radioraidīšanas ierīču starojuma veidā. Pasīvos traucējumus rada īpaši atstarotāji (dipolu, aerosolu un citu veidojumu mākoņi), no kuriem atspulgi maskē mērķa signālus.
Radioviļņu izplatīšanās vide ir telpa starp radaru un objektu. Parasti tiek uzskatīts, ka elektromagnētiskais vilnis no objekta uz radaru izplatās taisnā līnijā un ar nemainīgu ātrumu. Neviendabīguma klātbūtne vidē (refrakcijas indekss) rada kļūdas mērķa raksturlielumu mērīšanas procesā, un enerģijas zudumi absorbcijas dēļ vidē noved pie mērķa noteikšanas diapazona samazināšanās. Tāpēc, risinot radaru problēmas, ir jāņem vērā izplatīšanās vides īpašības.
Radars - ietver faktisko radara aprīkojumu (“aparatūru”) un programmatūru radara darbībai. Radara aprīkojums ietver šādus galvenos blokus:
antenas un raiduztvērēja moduļi. Moduļu antenas padeves ierīces nodrošina virziena starojumu un radioviļņu uztveršanu, ņemot vērā to polarizāciju. Raidīšanas moduļi nodrošina radiofrekvenču svārstību pastiprināšanu, amplitūdu un fāzes modulāciju. Uztveršanas moduļi nodrošina zema trokšņa līmeņa pastiprināšanu un uztverto radiofrekvenču svārstību frekvences pārveidošanu;
signāla sintezators, kas ģenerē noteiktas radiofrekvences, modulācijas un pārveidošanas frekvenču svārstības raiduztvērēja moduļiem;
signālu apstrādes procesors, kas, izmantojot analogās un digitālās ierīces, veic noteiktu algoritmu saņemto svārstību apstrādei (apertūras sintēzei);
Borta dators vadībai un datu apstrādei, nodrošinot visu radara ierīču un radara nesēja darbības un režīmu koordināciju atbilstoši risināmajam uzdevumam, kā arī datu apstrādei no signālu procesora izejas.
Papildus uzskaitītajām radara sastāvdaļām tajā ietilpst arī tehniskās diagnostikas ierīces, barošanas avoti, signālu sadales tīkls un komutācijas ierīces.
Navigācijas sistēma apgādā vadības signālu apstrādes sistēmas ar nepieciešamo informāciju.
Indikācijas un vadības sistēma nodrošina saziņu starp operatoru un radaru, izmantojot viedo vadības sistēmu informācijas displeja ierīces, kas realizētas, izmantojot datoru.
Radara nesējs ne tikai veic transporta funkcijas, bet arī nodrošina noteiktu radara telpisko pozīciju (trajektoriju), pamatojoties uz uzdevumu ģenerēt nepieciešamo telpiski un laika trajektorijas signālu.
Saskaņā ar norādīto darbības režīmu signālu sintezators rada zondēšanas signāla nesējfrekvences, kā arī signāla pārveidošanas un modulācijas frekvences augstfrekvences svārstības.
Izstarotais elektromagnētiskais vilnis, izejot cauri izplatīšanās videi no radara uz objektu, veido objekta apstarošanas lauku. Atkarībā no objekta īpašībām un apstarošanas lauka parametriem, ko raksturo objekta atstarošanas funkcija, veidojas objekta izkliedēti elektromagnētiskie viļņi, kas izplatās radara virzienā. No objekta atstarotais elektromagnētiskais vilnis, izgājis cauri izplatīšanās videi no objekta uz radaru, uztvērējas antenas moduļu apertūras ierosina lauku.
Signālu apstrādes procesors un borta dators veic noteiktus algoritmus apertūras sintēzei, noteikšanai, koordinātu noteikšanai un mērķa atpazīšanai, nodrošinot trokšņu noturību un citus algoritmus. Saņemtos datus izmanto operators un ievada citās sistēmās (izlūkošana, ieroči, aizsardzība utt.).
1. Metodes radara informācijas iegūšanai
Informācijas nesēji par mērķiem ir uztvertie radara signāli. Šo signālu uztveršana tiek nodrošināta sekundārā starojuma, reemisijas vai paša mērķa radioviļņu starojuma rezultātā. Ir attiecīgi aktīvais radars ar pasīvo reakciju, aktīvais radars ar aktīvo reakciju un pasīvais radars.
Aktīvais radars ar pasīvo reakciju ir balstīts uz radioviļņu sekundārā starojuma (atspīduma) ietekmes izmantošanu (1. att., a). Tā aktīvā būtība ir mērķa apstarošana ar spēcīgām zondēšanas vibrācijām. Pasīvā reakcija uz starojumu ir radioviļņu sekundārā emisija. Sekundārā starojuma īpašības būtiski ietekmē šīs radara metodes būtību. Aktīvo radaru ar pasīvu reakciju būtiski ietekmē arī uztveršanas un raidīšanas iekārtu izvietojuma veids pozīcijā. Ja uztveršanas pozīcija ir apvienota ar raidošo, aktīvā radara iekārta tiek saukta par kombinētu.
Kombinētajā iekārtā bieži ir viena antena, kas pārmaiņus tiek pārslēgta pārraidei un uztveršanai. Ir iespējams atdalīt uztveršanas un raidīšanas pozīcijas ar attālumu d, ko sauc par bāzi. Bāzes ir ne tikai nemainīgas d = const (1. att., b), bet arī mainīgas (1. att., c). Uztvērējpunkts, piemēram, virzīšanas galva (1. att., c), atrodas uz raķetes, tātad d = var. Kopā ar vienas bāzes (divu pozīciju) izvietotiem aktīvajiem radariem ir iespējami daudzbāzu (vairāku pozīciju) radari. Sakarā ar pieaugošo radara uzdevumu sarežģītību interese par attālinātām radaru sistēmām pēdējā laikā ir ievērojami palielinājusies.
Rīsi. 1. Vispārinātas blokshēmas, kas izskaidro radara metožu būtību.
Aktīvais radars ar aktīvo reakciju (sekundārais radars) ļauj iegūt ticamu informāciju par jūsu objektiem (piemēram, kuģiem, lidmašīnām, tankiem utt.). Lai to izdarītu, tie tiek apstaroti (1. att., d) ar nopratināšanas (zondēšanas) signāliem. Transponderi tiek uzstādīti pie objektiem, t.i., raiduztvērējiem, kas atkārtoti izstaro saņemtos (izstaro atbildes) signālus. Pārvadātāju frekvences, pieprasījuma un atbildes signālu modulācijas likumi (kodi) var atšķirties plašās robežās. Tas nodrošina objektu tautības (“draugs vai ienaidnieks”) identificēšanu un individuālo identifikāciju. Aktīvā reaģēšana tiek plaši izmantota arī gaisa satiksmes vadības uzdevumos.
Pasīvais radars izmanto mērķa elementu un to tuvākās apkārtnes dabisko starojumu. Radiāciju rada apsildāmi virsmas laukumi, sakaru, atrašanās vietas noteikšanas un navigācijas līdzekļi (t.sk. lidojumu drošības), elektroniskās elektroniskās pārraides iekārtas un dažāda veida jonizēti veidojumi. Vispārīgā gadījumā pasīvo radara ierīci var novietot vienā (1. att., d) vai vairākās pozīcijās, kas atrodas atstatumā. Jo īpaši elektroniskās radiācijas izlūkošanas iekārtas darbojas pēc pasīvā radara principiem. Pasīvās un aktīvās radaru sistēmas var veidot vienotu veselumu – tās būs aktīvās-pasīvās radaru sistēmas.
Kosmosa zondēšanas būtība ir svarīga aktīvai un aktīvai-pasīvai SRL. Palielinot antenu izmēru attiecību pret viļņa garumu, ir zināms, ka tiek sasniegta augsta antenu virzība.
Zondējošā starojuma augstā virzība nodrošina tā enerģijas koncentrāciju, atvieglojot turpmāko atstaroto signālu atlasi. Tāpēc dažādu telpas apgabalu zondēšana bieži tiek veikta nevienlaicīgi, t.i., līdzās vienlaicīgai telpas apgabalu apskatei tiek īstenots secīgs pārskats. Tā kā katrā virzienā izstarotās vibrācijas parasti tiek modulētas laikā, modulācijas likumi dažādiem virzieniem nav vienādi.
Šajā gadījumā notiek zondēšanas svārstību spatiotemporālā modulācija. To panāk ar laika modulāciju raidītājos un raidošo antenu virziena raksturlielumu pārvietošanu telpā. Iespējamie telpas-laika modulācijas veidi nodrošina konsekventu telpas pārskatu saskaņā ar stingru programmu vai elastīgu - atkarībā no pašreizējo novērojumu rezultātiem. Pārskatīšanas efektivitātes paaugstināšanai tiek izmantotas fāzēta bloka tipa antenas ar elektriski vadāmu staru kūļa pozīciju. Uzņemto radara signālu parametrus un to izmantošanu mērķa koordinātu mērīšanai ietekmē vides, kurā izplatās radioviļņi, īpašības. Vienkāršākais un elementārākais gadījums ir izplatīšanās gadījums brīvā telpā, ko parasti pieņem: 1) viendabīgs; 2) izotrops; 3) neizkliedējošs. Tas nozīmē, ka radioviļņu izplatīšanās ātrums: 1) ir vienāds visiem šīs telpas elementiem; 2) nav atkarīgs no viļņa izplatīšanās virziena un polarizācijas; 3) nav atkarīgs no svārstību frekvences (s? 3 10 8 m/s). Zondēšanas un atspoguļotie signāli izplatās pa taisnām trajektorijām, neizkropļojot to formu. No punktveida objektiem atstaroto signālu aizkaves laikus tz attiecībā pret zondējošiem attālinātiem (1. att., b) un kombinētiem (1. att., a) radariem nosaka sakarības.
tз = (D1 + D2)/s un tз = 2Д/s.
Tādējādi diapazons līdz mērķim tiek iekodēts saņemto svārstību laika struktūrā. Kombinētajiem radariem diapazonu unikāli nosaka aizkaves laiks:
Dc = s tз/2.
Izmantojot attālinātus uztveršanas punktus vai vienu daudzelementu antenu, var runāt par uztverto svārstību telpisko un laika struktūru. Laika aizkaves kopums raksturo ne tikai diapazonus, bet arī mērķu leņķiskās pozīcijas. Ja uztverošo elementu atstatums ir mazs (fāzētajā masīvā), kad signāla aplokšņu aizkaves atšķirības pret uztverošajiem elementiem var neņemt vērā, mērķa leņķiskā koordināte tiek atrasta no sākuma fāžu sadalījuma. saņemtās svārstības. DNS veidošanās ir saistīta ar tādu pašu sadalījumu. Pagriežot dibenu (skenējot), iespējams salīdzinoši vienkārši izmērīt leņķiskās koordinātas - mērķu azimutus un pacēluma leņķus, piemēram, pēc atstarotā signāla maksimuma (2. att., a), un nodrošināt to leņķisko izšķirtspēju (att. 2, b). Informācija par dažādiem leņķiskajiem virzieniem vienkanāla uztveršanas laikā pienāk secīgi laikā, daudzkanālu uztveršanas laikā (kad 2. att. b raksturlielumi attiecas uz dažādiem uztveršanas kanāliem) to var uztvert paralēli, gandrīz vienlaicīgi.
Rīsi. 2. Diagramma, kas ilustrē leņķisko koordinātu un mērķa izšķirtspējas mērīšanas principu
Rīsi. 3. Vienkāršākā impulsa radara blokshēma
Mērķu noteikšanas, to leņķisko koordinātu un diapazona mērīšanas principu realizāciju skaidrosim, izmantojot vienkāršākā aktīvā impulsa radara blokshēmas piemēru ar kombinētu raidīšanas-uztvērēja antenu un vienu uztveršanas kanālu (3. att.). Svarīgs radara elements ir sinhronizators, kas iedarbina tā galvenos elementus. Zondēšana ar īsiem radio impulsiem nodrošina nevienlaicīgu uztveršanu un izstarošanu. Tas ļauj izmantot kopēju antenu, ko pārslēdz ar antenas slēdzi pārraidei un uztveršanai.
Pēc GS starojuma antena ir pievienota uztvērējam. PPI nodrošina operatoram iespēju noteikt sekundāro mērķa starojumu, izmērīt attālumu līdz mērķim un tā leņķiskās koordinātas (azimutu). Paredzēta automatizācijas ķēžu izmantošana. Pēdējie savieno indikatora ierīci ar antenu, sniedz informāciju par pašreizējo dibena stāvokli un līdz ar to arī mērķu leņķiskās koordinātas, kā arī kontrolē šo diagrammu (vadības cilpa nav parādīta 3. att.).
Vispārīgākā gadījumā uztveršana var būt daudzkanālu; signāla ilgumam nav jābūt īsam. Uztvērēju un raidīšanas antenu var atdalīt (pat kombinētā vietā).
Nozīmīgu lomu radarā spēlē mērķa kustības faktors, kas izraisa atsevišķu elementu laika aizkaves izmaiņas un līdz ar to arī visu signālu struktūru. Tādējādi mērķa radiālā kustība attiecībā pret kombinēto impulsu radaru: 1) maina secīgi saņemto impulsu aizkavi; 2) noved pie no fizikas zināmās nesējfrekvences maiņas - Doplera efekta. Abus efektus var izmantot atsevišķi, lai izmērītu mērķa radiālos ātrumus un to ātruma izšķirtspēju. Kā paskaidrots tālāk, tie ir signāla transformācijas efekta izpausmes mērķa kustības dēļ. Ātruma izvēle tiek plaši izmantota, lai aizsargātu pret pasīviem traucējumiem.
Izmantojot jebkuru radara metodi, ienākošie signāli bieži ir vāji. Tas jo īpaši attiecas uz aktīvo radaru, kur enerģija tiek izkliedēta divreiz: ceļā uz mērķi un atpakaļ. Lai izolētu vājus signālus, tiek veikti vairāki pasākumi: ja iespējams, palielināt raidošās un uztverošās antenas izmērus un zondēšanas svārstību vidējo jaudu; tiek izmantoti radiouztvērēju ierīču ļoti jutīgi (zema trokšņa līmeņa) ievades elementi.
2. DSP sistēmas

1. posms. Digitālā filtrēšana un spektrālā analīze

Šajā attīstības posmā (1965-1975) DSP teorijas galvenā tēma bija digitālā filtrēšana un spektrālā analīze (2. attēls), un abi virzieni tika aplūkoti no vispārējās frekvenču attēlojumu pozīcijas. Kopējais attīstības virzienu pamats bija digitālo frekvenču atlases filtru sintēze. DSP teorijas pamatprincipi tika noteikti un faktiski pārbaudīti diskrēto sistēmu teorijā un ķēdes teorijā, izmantojot tajā laikā zināmo mašīnu algoritmu kopumu un, galvenais, ātrās Furjē transformācijas (FFT) algoritmu.

2. attēls - DSP teorijas galvenā tēma

Galvenās problēmas, kas šajos gados saņēma efektīvus risinājumus, ir: digitālo filtru (DF) pārneses funkcijas mašīntuvināšana filtru klasē ar galīgo (FIR filtri) un bezgalīgo (IIR filtri) impulsa reakciju, ātrgaitas konvolūcijas izstrāde. algoritmi un zema trokšņa struktūras IIR filtri, digitālo spektra analizatoru konstruēšana, pamatojoties uz frekvenču joslas filtru izmantošanu un FFT algoritmu.

Digitālo filtru un spektra analizatoru tehniskās ieviešanas iespējas šajā periodā var raksturot kā mašīnmodelēšanas posmu reāllaikā, izmantojot mazus datorus vai specializētas ierīces, kas veidotas uz vidējas integrācijas pakāpes IC. Pirmās digitālās ierīces, kā redzams šodien, bija zemas efektivitātes, un tām bija ārkārtīgi ierobežots lietojums, kas parasti ir saistīts ar militārajām tehnoloģijām. Tomēr paredzamie sasniegumi mikroelektronikas un digitālo shēmu jomā ļāva cerēt uz nenovēršamām radikālām izmaiņām šajā situācijā.

2. posms. Vairāku ātrumu filtrēšana un adaptīvā signālu apstrāde

70. gadu sākumā parādījās pirmie vienas mikroshēmas mikroprocesori (MP) - jauna datoru revolūcijas viļņa “sludinātāji”. Sākas jauns posms DSP tehnoloģiju un datortehnoloģiju attīstībā.

Paveras jaunas iespējas un rodas jaunas problēmas. DSP teorija ieiet nākamajā savas attīstības stadijā, ko nosacīti var aprobežot ar laika posmu no 1975. līdz 1985. gadam. Tieši šajā periodā izveidojās četri galvenie savstarpēji saistīti mūsdienu DSP teorijas virzieni (3. att.).

Pirmais virziens - signālu digitālā frekvenču atlase, konsolidē un sistematizē sasniegumus digitālo frekvenču joslas filtru un to komplektu projektēšanas jomā. Oriģinālākais darbs šajā virzienā bija saistīts ar vairāku ātrumu signālu apstrādes teorijas izstrādi, pamatojoties uz retināšanas ietekmi laikā un frekvencē.

Otrs virziens - ātras signālu apstrādes algoritmi, ir vērsts uz ātrgaitas DSP algoritmu veidošanu, novēršot transformācijas operāciju “dublitāti” un aizstājot darbietilpīgas reizināšanas operācijas ar saskaitīšanas un nobīdes operācijām (daudzas FFT algoritma un skaitļu teorētiskās modifikācijas transformācijas metodes).

Trešais virziens - adaptīvā un optimālā signālu apstrāde, aptver plašu metožu klāstu optimālas filtrēšanas (Vīnera, Kalmana filtri u.c.) un signālu apstrādes problēmu risināšanai a priori nenoteiktības apstākļos par pētāmā dinamiskā procesa būtību.

Ceturtais virziens - daudzdimensiju signālu un lauku apstrāde, ir dabiska viendimensionālu signālu apstrādes attīstība daudzdimensionālu digitālo sistēmu gadījumā.

Šie virzieni ir savstarpēji saistīti, un šīs attiecības balstās gan uz kopēju matemātisku bāzi, kas “baro” visus četrus virzienus, gan uz dažu virzienu pamatprincipu un metožu tiešu izmantošanu citos.

3. posms. Optimāla konstrukcija uz signālu procesoriem

80. gadu pirmajā pusē vispirms NEC (Japāna), pēc tam Texas Instruments (ASV) paziņoja par pirmo signālu procesoru mPD7720 un TMS32010 rūpniecisko izlaišanu un tādējādi iezīmēja jaunas ēras atklāšanu DSP tehnoloģijā - VLSI signāla ēru. apstrāde. Jaunā mikroprocesoru sistēmu klase faktiski bija vienas mikroshēmas mikrodatoru saime, kuras iekšējā arhitektūra bija orientēta uz ļoti efektīvu klasisko DSP algoritmu programmatūras un aparatūras ieviešanu. Salīdzinoši īsā laika posmā — 15 gados — digitālie signālu procesori (DSP) ir izgājuši vairākus attīstības posmus. Perspektīvo elektronisko tehnoloģiju tirgū konkurencē ir iekļuvuši tādi uzņēmumi kā Motorola, AnalogDevices, AT&T, SGS Thomson (ASV) u.c.Intensīvas attīstības rezultātā ir pieaugusi vienas mikroshēmas digitālo procesoru skaitļošanas veiktspēja un iekšējie resursi. ievērojami, un jaudīgs programmatūras un aparatūras atbalsts ir parādījies mikroprocesoru DSP sistēmās. Izmaksu samazināšana un VLSI signālu apstrādes funkcionalitātes paplašināšana ir veicinājusi DSP metožu plašu praktisko izmantošanu dažādās zinātniskās un rūpnieciskās cilvēka darbības jomās.

Jauns posms DSP teorijas attīstībā (kopš 80. gadu vidus) ir intensīva digitālo signālu apstrādes metožu ieviešana, izmantojot vienas mikroshēmas DSP un uz to bāzes veidotas daudzprocesoru sistēmas. DSP teorija, pakāpeniski virzoties visos iepriekšminētajos virzienos, arvien vairāk attīstās uz praktisku izmantošanu konkrētās jomās, ņemot vērā izmantoto signālu procesoru iekšējo resursu radītos ierobežojumus. Tradicionāli saglabājas DSP tehnoloģijas pamatjomas: runas, skaņas, attēlu digitālā apstrāde, kā arī statistiskā DSP radioinženierijā, sakaros un kontrolē. Bet tieši šajā periodā DSP metodes un tehnoloģijas no militāro tehnoloģiju sfēras, kā likums, pārcēlās uz intensīvas komerciālās attīstības sfēru.

Spēcīgā konkurence jaunu informācijas un datortehnoloģiju tirgū ir veicinājusi izrāvienu DSP sistēmu projektēšanas metodoloģijā un tehnoloģijās, nodrošinot būtisku izstrādes laika samazinājumu. Ir formulēta DSP sistēmu optimālas datorizētas projektēšanas vispārīgā koncepcija. Tiek radīti jaudīgi programmatūras rīki, lai atbalstītu datorizētu projektēšanu, sākot no sistēmas modelēšanas stadijas un beidzot ar ķēdes ieviešanu signālu procesoros un VLSI signālu apstrādi. Tajos ietilpst tādi integrētie apvalki kā MATLAB no TheMathWorks, Inc., Hypersignal no Nuregcertion, Inc., digitālo filtru sintēzes pakotnes QEDesign no MomentumDataSystems (ASV), DIFID un PICLOR no Radis, Ltd. (Krievija) utt. Daudzprocesoru DSP izstrāde. sistēmām, kas vērstas uz informācijas plūsmu apstrādi to ienākšanas ātrumā, bija nepieciešams izveidot specializētus programmatūras pārvaldības rīkus - reāllaika operētājsistēmas (RTOS), kas optimizētas DSP sistēmām. SPOX RTOS no SpectromMicrosystems, Inc. ir ieguvis popularitāti un plašu izmantošanu. (ASV) un Virtuoso no EonicSystems, Inc. (Beļģija).

4. posms. Viena mikroshēmas daudzprocesoru sistēmas un optimāls dizains uz FPGA

Pašreizējo signālu apstrādes metožu un tehnoloģiju attīstības stadiju 90. gadu otrajā pusē nosaka gan jaunās unikālās viena mikroshēmas daudzprocesoru DSP (TMS320C80 saime), gan arhitektoniski pārprogrammējamu VLSI DSP izmantošana, kuras pamatā ir integrēta programmējamā loģika. shēmas (FPGA). Tā kā mikroshēmā ir līdz 1 miljonam loģisko vārtu un kas darbojas ar iekšējo pulksteņa frekvenci līdz vairākiem simtiem megahercu, signālu apstrādes FPGA stingri ieņem savu nišu starp specializētajiem pielāgotajiem VLSI un universālajiem DSP, intensīvi paplašinot pārprogrammējamo VLSI DSP pielietojuma jomu un signālu procesoru izstumšana no augsto tehnoloģiju tirgus.

Sistēmas, kas izstrādātas uz FPGA, apvieno īpaši augstu pielāgoto VLSI veiktspēju un augstu DSP elastību arhitektūras pielāgošanas līmenī noteiktai algoritmu klasei, kā arī spēju izvietot visu sistēmas struktūru, ieskaitot nestandarta perifērijas ierīces. , vienā FPGA mikroshēmā. Gadījumos, kad projektētajai sistēmai jābūt vērstai uz sarežģītu, sazarotu apstrādes algoritmu risināšanu reāllaikā pie dažādiem ievades datu plūsmas ātrumiem, visaugstākā efektivitāte tiek sasniegta, izmantojot FPGA un signālu procesorus kopā.

Jaunā DSP sistēmas izveides koncepcija ir balstīta uz FPGA potenciālo iespēju plašu izmantošanu un optimālu projektēšanas metodiku, kas garantē noteikto kvalitātes rādītāju sasniedzamību ar minimālām aparatūras izmaksām. Tajā pašā laikā uzsvars turpina virzīties uz lietojumprogrammu sistēmām, kuru izstrāde un rūpnieciskā ieviešana norit pieaugošā tempā.

Tajā pašā laikā DSP vispārējās teorijas jautājumi nezaudē savu nozīmi. DSP teorijas un tehnoloģijas aktuālākās problēmas ietver:

Ciparu signālu apstrādes metožu un algoritmu sistematizēšana dažādās jomās un lietojumprogrammatūras pakotņu izveide DSP sistēmu datorizētai projektēšanai;

Metožu un lietojumprogrammu pakotņu izstrāde DSP sistēmu optimālai projektēšanai uz signālu procesoriem un FPGA;

Jaunu koncepciju izstrāde galvenajās DSP teorijas jomās - vairāku ātrumu apstrāde, ātrie algoritmi, adaptīvā apstrāde, spektrālā novērtēšana, laika-frekvences apstrāde, viļņu un fraktāļu transformācijas, nelineārā filtrēšana, daudzdimensiju signālu apstrāde u.c.

3. Optiskā šķiedra

Optiskās šķiedras līnijas ir paredzētas liela datu apjoma pārvietošanai ļoti lielā ātrumā. Optisko šķiedru kabelī digitālie dati tiek sadalīti pa optiskajām šķiedrām modulētu gaismas impulsu veidā. Šī ir salīdzinoši uzticama (droša) pārraides metode, jo netiek pārraidīti elektriskie signāli. Tāpēc optisko šķiedru kabeli nevar atvērt un pārtvert datus, kas nav nevienam kabelim, kas pārraida elektriskos signālus. Turklāt tiek pilnībā novērstas vadu pārraides problēmas, piemēram, elektromagnētiskie traucējumi, šķērsruna un zemējums. Turklāt lineārā vājināšanās ir ārkārtīgi samazināta, kas ļauj paplašināt optisko šķiedru sakarus bez signāla reģenerācijas daudz lielākos attālumos, sasniedzot 120 km.

Optiskā šķiedra ir ārkārtīgi plāns stikla cilindrs, ko sauc par serdi, pārklāts ar stikla slāni, ko sauc par apšuvumu, ar atšķirīgu refrakcijas koeficientu nekā serdei. Dažreiz optiskā šķiedra ir izgatavota no plastmasas. Plastmasu ir vieglāk lietot, taču tā pārraida gaismas impulsus īsākos attālumos, salīdzinot ar stikla šķiedru. Katra stikla šķiedra pārraida signālus tikai vienā virzienā, tāpēc kabelis sastāv no divām šķiedrām ar atsevišķiem savienotājiem. Viens no tiem tiek izmantots pārraidei, bet otrs - uztveršanai. Šķiedru stingrību palielina plastmasas pārklājums, bet izturību palielina Kevlar šķiedras. Optisko šķiedru kabelis ir ideāli piemērots tīkla mugurkaula izveidei un īpaši savienojumiem starp ēkām, jo tas ir nejutīgs pret mitrumu un citiem ārējiem apstākļiem. Tas arī nodrošina lielāku pārsūtīto datu slepenību salīdzinājumā ar varu, jo tas neizstaro elektromagnētisko starojumu, un ir gandrīz neiespējami izveidot savienojumu ar to, nesabojājot integritāti. Optiskās šķiedras trūkumi galvenokārt saistīti ar tās uzstādīšanas un ekspluatācijas izmaksām, kas parasti ir daudz augstākas nekā vara datu pārraides nesējiem. Šī atšķirība ir kļuvusi par ikdienu, tomēr pēdējos gados tā sāk izlīdzināties. Pati optiskās šķiedras vide ir tikai nedaudz dārgāka nekā UTP 5. kategorija. Taču neatkarīgi no šīm priekšrocībām un trūkumiem optiskās šķiedras izmantošana rada citas problēmas, piemēram, uzstādīšanas procesu. Optisko šķiedru kabeļa ievilkšana būtībā neatšķiras no vara kabeļa ievilkšanas, taču savienotāju pievienošanai ir nepieciešami principiāli atšķirīgi instrumenti un tehniskās prasmes.

Ir divi dažādi optisko šķiedru kabeļu veidi:

daudzmodu vai daudzmodu kabelis, lētāks, bet zemākas kvalitātes;

vienmoda kabelis, dārgāks, taču tam ir labākas īpašības, salīdzinot ar pirmo.

Šo divu veidu atšķirības būtība ir saistīta ar dažādiem gaismas staru caurlaidības veidiem kabelī. Vienmoda kabelī gandrīz visi stari iet pa vienu ceļu, kā rezultātā tie vienlaikus sasniedz uztvērēju, un signāla forma gandrīz netiek izkropļota. Viena režīma kabeļa centrālās šķiedras diametrs ir aptuveni 1,3 µm, un tas pārraida gaismu tikai tādā pašā viļņa garumā (1,3 µm). Izkliede un signāla zudumi ir ļoti mazi, kas ļauj pārraidīt signālus daudz lielākā attālumā nekā ar daudzmodu kabeli. Viena režīma kabelim tiek izmantoti lāzera raiduztvērēji, kas izmanto gaismu tikai vajadzīgajā viļņa garumā. Šādi raiduztvērēji joprojām ir salīdzinoši dārgi un nav izturīgi. Tomēr nākotnē vienmoda kabelim vajadzētu kļūt par galveno veidu tā lielisko īpašību dēļ. Turklāt lāzeri ir ātrāki nekā parastie LED. Signāla vājināšanās vienmoda kabelī ir aptuveni 5 dB/km, un to var pat samazināt līdz 1 dB/km. Daudzmodu kabelī gaismas staru trajektorijās ir jūtama izkliede, kā rezultātā tiek izkropļota signāla forma kabeļa uztverošajā galā. Centrālās šķiedras diametrs ir 62,5 µm, bet ārējā apšuvuma diametrs ir 125 µm (to dažreiz dēvē par 62,5/125). Pārraide izmanto parasto (nav lāzera) LED, kas samazina izmaksas un palielina raiduztvērēju kalpošanas laiku, salīdzinot ar vienmoda kabeli. Gaismas viļņa garums daudzmodu kabelī ir 0,85 mikroni, ar viļņa garuma izplatību aptuveni 30 - 50 nm. Pieļaujamais kabeļa garums ir 2 - 5 km. Daudzmodu kabelis mūsdienās ir galvenais optiskās šķiedras kabeļa veids, jo tas ir lētāks un pieejamāks. Vājināšanās daudzmodu kabelī ir lielāka nekā vienmoda kabelī un ir 5 - 20 dB/km. Tipiskā aizkaves vērtība visbiežāk sastopamajiem kabeļiem ir aptuveni 4-5 ns/m, kas ir tuvu elektrisko kabeļu aizkaves vērtībai.

3.1. Optisko šķiedru standarti

Ja salīdzina daudzmodu šķiedras savā starpā (2.1. att. a, b), tad gradienta šķiedrai ir labāki tehniskie parametri nekā pakāpju šķiedrai dispersijas ziņā. Tas galvenokārt ir saistīts ar faktu, ka šķiroto daudzmodu šķiedru, kas ir galvenais izkliedes avots, dažādu režīmu izkliede ir ievērojami mazāka nekā šķirotās daudzmodu šķiedras, kā rezultātā šķirotajai šķiedrai ir lielāka caurlaidspēja. Viena režīma šķiedrai ir ievērojami mazāks serdes diametrs, salīdzinot ar daudzmodu šķiedru, un tā rezultātā, jo nav starpmodu dispersijas, lielāka caurlaidspēja. Tomēr tas prasa izmantot dārgākus lāzera raidītājus.

Optisko šķiedru sakaru līnijās visplašāk tiek izmantoti šādi šķiedru standarti (2.1. tabula):

2.1. tabula Optisko šķiedru standarti un to pielietojuma jomas

Daudzmodu šķiedra	Vienmoda šķiedra
MMF 50/125 gradienta šķiedra	MMF 62.5/125 gradienta šķiedra	SF (NDSF) pakāpju šķiedra	DSF dispersijas novirzīta šķiedra	NZDSF nulles dispersijas novirzīta šķiedra
	LAN (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet, FDDI, ATM)	Tālsatiksmes tīkli (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet, FDDI, ATM), SDH maģistrāles)	Īpaši gari tīkli, lielceļi (SDH, ATM)	Īpaši gari tīkli, lielceļi (SDH, ATM), pilnībā optiskie tīkli

· daudzmodu gradienta šķiedra 50/125 (2.1. att. a);

· daudzmodu gradienta šķiedra 62,5/125 (2.1. att. b);

· vienmodu stepped fiber SF (non-dispersion-shifted fiber jeb standarta šķiedra) 8-10/125 (2.1.c att.);

· vienmoda dispersijas nobīdes šķiedra DSF 8-10/125 (2.1. zīm. d);

· vienmoda šķiedra ar nulles dispersijas nobīdi NZDSF (lūšanas koeficienta profila ziņā šī šķiedra ir līdzīga iepriekšējam šķiedras veidam).

Rīsi. 2.1 a) Pakāpeniska daudzmodu šķiedra

Rīsi. 2.1. b) Gradienta daudzmodu šķiedra

Rīsi. 2.1. c) pakāpju vienmoda šķiedra, d) vienmodas šķiedra ar dispersijas nobīdi (DSF vai NZDSF)

Lielākā daļa optisko šķiedru ierīču izmanto infrasarkanā spektra apgabalu diapazonā no 800 līdz 1600 nm, galvenokārt trīs caurspīdīguma logos: 850, 1310 un 1550 nm, att. 2.8. Tieši šo trīs viļņu garumu tuvumā veido vietējos signāla vājināšanās minimumus un nodrošina lielāku pārraides diapazonu.

3.2 Optiskās šķiedras savienotāji

ST. 1985. gadā izstrādāja AT&T, tagad — Lucent Technologies. Dizaina pamatā ir keramikas uzgalis (ferule) ar diametru 2,5 mm ar izliektu gala virsmu. Spraudnis ir piestiprināts pie kontaktligzdas ar atsperu bajonetes elementu (līdzīgi BNC savienotājiem, ko izmanto koaksiālajam kabelim). ST savienotāji ir lētākais un visizplatītākais veids Krievijā. Tas ir nedaudz labāk piemērots lielai slodzei nekā SC, pateicoties tā vienkāršajai, izturīgajai metāla konstrukcijai (ļauj izmantot vairāk brutāla spēka).

Galvenie trūkumi ir marķēšanas sarežģītība, savienojuma sarežģītība un neiespējamība izveidot duplekso spraudni.

S.C. To izstrādāja Japānas uzņēmums NTT, izmantojot to pašu keramikas galu ar 2,5 mm diametru kā ST. Bet galvenā ideja ir viegls plastmasas korpuss, kas labi aizsargā galu un nodrošina vienmērīgu savienošanu un atvienošanu ar vienu lineāru kustību.

Šis dizains nodrošina augstu iepakojuma blīvumu un viegli pielāgojas ērtiem diviem savienotājiem. Tāpēc SC savienotāji ir ieteicami jaunu sistēmu izveidei, un tie pakāpeniski aizstāj ST.

Papildus jāatzīmē vēl divi veidi, no kuriem viens tiek izmantots radniecīgā nozarē, bet otrs pamazām gūst popularitāti.

F.C. Ļoti līdzīgs ST, bet ar vītņotu fiksāciju. To aktīvi izmanto tālruņu operatori visās valstīs, taču tas praktiski nekad nav atrodams vietējos tīklos.

L.C. Jauns "miniatūrs" savienotājs, strukturāli identisks SC. Līdz šim tas ir diezgan dārgs, un "lētiem" tīkliem tā izmantošana ir bezjēdzīga. Kā galveno argumentu par labu veidotāji min lielāku uzstādīšanas blīvumu. Tas ir diezgan nopietns arguments, un tālā (pēc telekomunikāciju standartiem) nākotnē ir pilnīgi iespējams, ka tas kļūs par galveno veidu.

3.3. Informācijas pārraide, izmantojot optisko šķiedru

Salīdzinot ar citām informācijas pārraides metodēm, TB/s lielums ir vienkārši nesasniedzams. Vēl viena šādu tehnoloģiju priekšrocība ir pārraides uzticamība. Optisko šķiedru pārraidei nav elektrisko vai radio signālu pārraides trūkumu. Nav traucējumu, kas varētu sabojāt signālu, un nav nepieciešams licencēt radio frekvences izmantošanu. Tomēr maz cilvēku iedomājas, kā informācija kopumā tiek pārsūtīta pa optisko šķiedru, un vēl jo vairāk nav pazīstami ar specifiskām tehnoloģiju ieviešanām. Apskatīsim vienu no tiem – DWDM (dense wavelength-division multiplexing) tehnoloģiju.

Vispirms apskatīsim, kā informācija kopumā tiek pārraidīta pa optisko šķiedru. Optiskā šķiedra ir viļņvads, pa kuru izplatās elektromagnētiskie viļņi ar viļņa garumu aptuveni tūkstoš nanometru (10-9 m). Šis ir infrasarkanā starojuma reģions, kas nav redzams cilvēka acij. Un galvenā doma ir tāda, ka pie noteiktas šķiedras materiāla un tās diametra izvēles rodas situācija, kad dažiem viļņu garumiem šī vide kļūst gandrīz caurspīdīga un pat tad, kad tā nonāk pie robežas starp šķiedru un ārējo vidi, lielākā daļa enerģijas tiek atspoguļojas atpakaļ šķiedrā. Tas nodrošina, ka starojums caur šķiedru iziet bez lieliem zaudējumiem, un galvenais uzdevums ir saņemt šo starojumu šķiedras otrā galā. Protams, šāds īss apraksts slēpj daudzu cilvēku milzīgo un grūto darbu. Nedomājiet, ka šādu materiālu ir viegli izveidot vai ka šis efekts ir acīmredzams. Gluži pretēji, tas ir jāuztver kā lielisks atklājums, jo tagad tas nodrošina labāku informācijas pārsūtīšanas veidu. Jums jāsaprot, ka viļņvada materiāls ir unikāla attīstība un no tā īpašībām ir atkarīga datu pārraides kvalitāte un traucējumu līmenis; Viļņvada izolācija ir izstrādāta tā, lai nodrošinātu minimālu ārējās enerģijas izvadi.

Viena no salīdzinoši jaunajām datu pārraides tehnoloģijām ir Fibre Channel.

Fibre Channel tehnoloģija balstās uz optiskās šķiedras izmantošanu kā datu pārraides līdzekli. Mūsdienās visizplatītākais šīs tehnoloģijas pielietojums ir ātrdarbīgas tīkla atmiņas ierīces (SAN — Storage Area Networks). Šādas ierīces izmanto augstas veiktspējas klasteru sistēmu izveidei. Fibre Channel tehnoloģija sākotnēji tika izveidota kā interfeiss, kas nodrošina ātrdarbīgu datu apmaiņu starp cietajiem diskiem un datora procesoru. Vēlāk standarts tika paplašināts un tagad definē ne tikai datu uzglabāšanas sistēmu mijiedarbības mehānismus, bet arī veidus, kā vairāki klasteru sistēmas mezgli mijiedarbojas savā starpā un ar datu glabāšanas iekārtām.

Fibre Channel tehnoloģijai ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem datu pārraides līdzekļiem, no kurām svarīgākā ir ātrums. Fibre Channel tehnoloģija nodrošina datu pārraides ātrumu 100 Mbps. Otra svarīga priekšrocība ir iespēja pārraidīt signālus ļoti lielos attālumos. Datu apmaiņa, izmantojot gaismas signālu, nevis elektrisko, ļauj pārraidīt informāciju attālumos līdz 10-20 km, neizmantojot atkārtotājus (izmantojot viena viļņa kabeli). Trešā Fibre Channel tehnoloģijas priekšrocība ir tās pilnīga imunitāte pret elektromagnētiskajiem traucējumiem. Šī kvalitāte ļauj aktīvi izmantot optisko pārraides vidi pat industriālās telpās ar lielu elektromagnētisko traucējumu līmeni. Ceturtā priekšrocība ir pilnīga signāla starojuma neesamība vidē, kas ļauj izmantot Fibre Channel tīklos ar paaugstinātām drošības prasībām apstrādātajiem un saglabātajiem datiem.

Fibre Channel tehnoloģijas galvenais trūkums ir tās izmaksas: optiskais kabelis ar visiem saistītajiem savienotājiem un uzstādīšanas metodēm ir ievērojami dārgāks nekā vara kabeļi.

4. Gigabit Ethernet (1000base-T)

Gigabit Ethernet standartu izstrādes rezultātā ir izstrādātas UTP vara kabeļa, vienmoda šķiedras un daudzmodu šķiedras specifikācijas. Gigabitu Ethernet tīklos biti tiek pārsūtīti 100 Mb/s un 10 Mb/s tīklos. Ātrākos signālos biti kļūst jutīgāki pret troksni, un tāpēc laiks ir ļoti svarīgs. Veiktspējas jautājums ir balstīts uz to, cik ātri NIC vai interfeiss var mainīt sprieguma līmeņus un cik ticami šīs sprieguma izmaiņas var noteikt 100 metru attālumā no saņēmēja NIC vai saskarnes.

1000 Mbps — Gigabit Ethernet

Ar šiem lielākajiem ātrumiem datu kodēšana un dekodēšana ir sarežģītāka. Gigabit Ethernet izmanto divas atsevišķas kodēšanas darbības. Datu pārraide ir efektīvāka, ja bitu straumes attēlošanai tiek izmantoti kodi. Datu kodēšana ļauj sinhronizēt, efektīvi izmantot joslas platumu un uzlabot signāla-trokšņa attiecības veiktspēju.

Ethernet 1000BASE-T nodrošina pilnu dupleksu pārraidi, izmantojot visus četrus pārus 5. kategorijas vai jaunākā UTP kabelī. Gigabit Ethernet pa vara ļauj palielināt ātrumu no 100 Mb/s uz vadu pāri līdz 125 Mb/s uz vadu pāri vai 500 Mb/s visiem četriem pāriem. Katrs vadu pāris pārraida signālus pilnā dupleksā, dubultojot no 500 Mb/s līdz 1000 Mb/s.

1000BASE-T izmanto 4D-PAM5 līnijas kodējumu, lai sasniegtu 1 Gbps datu caurlaidspēju. Šī kodēšanas shēma ļauj pārraidīt signālus pa četriem vadu pāriem vienlaicīgi. Tas pārveido 8 bitu datu baitu vienlaicīgā četru koda punktu (4D) pārraidē, kas tiek nosūtīti pa datu nesēju, pa vienam katrā pārī, kā 5. līmeņa impulsa amplitūdas modulētie (PAM5) signāli. Tas nozīmē, ka katra rakstzīme atbilst diviem datu bitiem. Tā kā informācija vienlaikus pārvietojas pa četriem ceļiem, ķēdei ir jāatdala kadri pie raidītāja un jāsamontē tie uztvērējā. Attēlā parādīts 1000BASE-T Ethernet izmantotās shēmas attēlojums.

1000BASE-T ļauj nosūtīt un saņemt datus abos virzienos – pa vienu un to pašu vadu un vienlaicīgi. Šī satiksmes plūsma rada pastāvīgas sadursmes uz vadu pāriem. Šīs sadursmes rada sarežģītus sprieguma modeļus. Hibrīda ķēdēs, kas nosaka signālus, tiek izmantotas sarežģītas metodes, piemēram, atbalss slāpēšana, 1. līmeņa uz priekšu kļūdu labošana (FEC) un inteliģenta sprieguma līmeņu izvēle. Izmantojot šīs metodes, sistēma sasniedz 1 gigabitu caurlaidspēju.

Lai palīdzētu veikt sinhronizāciju, fiziskais slānis iekapsulē katru kadru ar straumes sākuma un beigu atdalītājiem. Kadru sinhronizāciju nodrošina nepārtrauktas IDLE (neaktīvo) simbolu plūsmas, kas tiek nosūtītas katram vadu pārim starpkadru intervāla laikā.

Atšķirībā no vairuma digitālo signālu, kuriem parasti ir vairāki diskrēti sprieguma līmeņi, 1000BASE-T izmanto vairākus sprieguma līmeņus. Neaktīvos periodos kabelī ir deviņi sprieguma līmeņi. Datu pārraides laikā kabelī ir līdz 17 sprieguma līmeņiem. Tā kā tik daudz stāvokļu apvienojumā ar trokšņa ietekmi, signāls uz vada vairāk izskatās pēc analogā, nevis digitālā. Tāpat kā analogā sistēma ir jutīgāka pret troksni gofrēšanas un kabeļu problēmu dēļ.

Gigabit Ethernet priekšrocības Lai atbalstītu pieaugošās tīkla veiktspējas prasības, Gigabit Ethernet ietver ātro optiskās šķiedras savienojumu paplašinājumus fiziskajā slānī. Tas nodrošina desmitkārtīgu MAC (Media Access Control) pieaugumu datu slānī, lai atbalstītu videokonferences un citas intensīvas satiksmes lietojumprogrammas. Gigabit Ethernet ir saderīgs ar populārāko tīkla arhitektūru Ethernet. 1996. gadā saskaņā ar IDC pētījumu prognozēm vairāk nekā 80% datortīklu izmantoja Ethernet. Paredzams, ka Ethernet dominēšana turpināsies arī pēc 1998. gada, jo īpaši tāpēc, ka šis sadarbspējīgais un mērogojamais standarts pāriet uz gigabitu ātrumu. Papildus plašajai produktu un ražotāju izvēlei tirgū šis dominējošais stāvoklis ir izraisījis ilgstošu Ethernet aparatūras cenu kritumu.

Ilgtspējīga izmaksu samazināšana Ethernet un Fast Ethernet produktiem. Līdzīgas tendences ir gaidāmas arī Gigabit Ethernet produktiem. (Dell Oro Group) Informācijas tehnoloģiju nodaļas uzņēmumiem, kuri izmanto Fast Ethernet un galu galā Gigabit Ethernet, lai palielinātu tīkla veiktspēju, redzēs:

· Paaugstināts tīkla veiktspējas līmenis, tostarp trafika lokalizācija un ātrgaitas starpsegmentu datu pārraide

· Palielināta tīkla mērogojamība – tas atvieglos lietotāju pievienošanu un tīkla pārvaldību.

· Aparatūras kopējo izmaksu samazināšana laika gaitā.

5.VPX standarts

VPX ir jauna iegultās sistēmas arhitektūra skarbām vidēm, kuras pamatā ir uzlaboti ātrgaitas seriālie savienojumi. VPX standarts vēsturiski ir plaši pazīstamā VME standarta pēctecis, ko plaši izmanto militārās elektronikas projektēšanā. Mūsdienās VME standarts ir novecojis, lai gan daudzi uzņēmumi to joprojām izmanto kā pamatu jauniem izstrādēm. To pašu var teikt par plaši izplatīto PICMG 2 standartu, kas izmanto CompactPCI datu kopni. Galvenais iemesls, kāpēc šiem standartiem tagad nav nozīmes, ir izmantoto paralēlo datu kopņu mazais joslas platums (VME64 - 40 MB/s). Pirmkārt, tik zemas likmes neapmierina ar 126 ISSN 0236-3933 saistīto pieteikumu vajadzības. MSTU biļetens im. N.E. Baumanis. Ser. "Instrumentu izgatavošana". 2012 vizuālās informācijas apstrāde, kā arī datu apstrāde platjoslas radaru stacijās (radaros). Turklāt 6U formāta plates (160233 mm) raksturojas ar nepietiekamu stingrību, zemām mehāniskās rezonanses frekvencēm un neapmierinoši darbojas spēcīgu vibrāciju apstākļos. Galvenā tehnoloģija, kas mūsdienās ļauj pārsūtīt datus lielā ātrumā gan vienas kastes ietvaros (korpuss ar dēļu komplektu), gan starp vairākām attālinātām ierīcēm, ir ātrgaitas seriālie raiduztvērēji (uztvērēji). Mūsdienās arvien vairāk pusvadītāju skaitļošanas ierīču ir aprīkotas ar šādām raiduztvērēju ierīcēm: programmējamās loģiskās integrālās shēmas (FPGA), digitālo signālu procesori (DSP), ADC, DAC uc Diferenciālā signāla pārraides metode, liela raidītāja jauda, dažādu veidu izmantošana ekvalaizeru veidi, kas kompensē signāla kropļojumus, trīsdimensiju kristāla dizaina tehnoloģijas ļauj pārraidīt datus ar ātrumu līdz 28 Gbit/s pa vienu vadu pāri. Vairāku ātrgaitas raiduztvērēju apvienošana ļauj sasniegt 100 Gbit/s un lielāku pārraides ātrumu, izmantojot vienu datu kopni. Šobrīd 100 Gbit/s tehnoloģija jau ir standartā, un to piedāvā vadošie mikroshēmu ražotāji (Xilinx, Altera, Texas Instruments), kā saka, uz pabeigti. Ražotāji sniedz informāciju par iespiedshēmu mezglu dizaina iezīmēm, sniedz ieteikumus atkļūdošanai, nodrošina metodes šādu projektu pārbaudei, kā arī nodrošina viņiem diezgan pilnīgu programmatūras atbalstu. Izstrādājot VPX, VPX REDI un OpenVPX standartus, tika ņemta vērā jaunā plaisa datu pārraides tehnoloģijā starp modernām mikroshēmām un īpašiem moduļiem kastēs. Nepieciešamais datu pārraides ātrums VPX standartā galvenokārt tiek nodrošināts, izmantojot īpaši ātrgaitas diferenciālo signālu pārraidei paredzētus savienotājus, kas tiek izmantoti saziņai starp ierīces šūnām ar aizmugures plakni (tā saukto backplane) .

Šie savienotāji ir mazu leņķveida iespiedshēmu plates (sauktas par vafelēm), kas ir sakrautas kopā, izmantojot plastmasas turētāju. Iespiedshēmu plates satur dažādu konfigurāciju vadītāju rasējumus atkarībā no savienotāja mērķa: signāla savienotāji ar diferenciāliem vai asimetriskiem celiņiem; strāvas savienotāji ar plašiem vadoša vara slāņiem. Savienotāju savienojuma daļa, kas uzstādīta aizmugurē, ir atsperu kontaktu komplekts, kas ievietots plastmasas turētājā. VPX standarta signālu savienotājiem ir garantēta raksturīgā pretestība (100 vai 50 omi), ko nodrošina atbilstoša vadītāju konfigurācija un savienotāja iespiedshēmas plate. Tas ļauj saglabāt signāla integritāti, kad tas pāriet no šūnas uz šūnu caur diviem starpsavienojumu pāriem. VPX barošanas savienotāji tiek izgatavoti, izmantojot iespiedshēmas plates ražošanas tehnoloģiju no sagatavēm ar biezām vara plēvēm (no 75 mikroniem), kas nodrošina strāvas slodzi līdz 36 A uz vienu savienotāju, kas satur trīs jaudas “vafeles”. Tādējādi VPX standarta ierīces atbalsta energoietilpīgas, ātrgaitas digitālās un digitālās-analogās shēmas. Jāņem vērā arī tas, ka ar labiem elektriskajiem parametriem VPX savienotājiem ir augsts vibrācijas pretestības līmenis un pietiekama mehāniskā izturība. Tas tiek panākts gan ar pašu savienotāju dizainu, gan izmantojot pārdomātu vadošo tapu sistēmu. Standarta izstrādes laikā tika veikti daudzi testi, lai pārbaudītu izturību pret mehāniskām, temperatūras, ķīmiskām un citām ietekmēm, kas apstiprināja savienotāju elektrisko īpašību augsto stabilitāti.

Tikpat svarīgs faktors, lai nodrošinātu ātrdarbīgus savienojumus starp moduļiem, ir aizmugures plāksnes īpašības. VPX standarti ietver moduļu starpsavienojumu organizēšanu gar aizmugures plakni, izmantojot ātrgaitas seriālās līnijas. Ir trīs datu pārraides līniju organizācijas veidi: atsevišķi UTP (īpaši plānā caurule) kanāli, divi ("plānie") TP (plānā caurule) kanāli un četri ("biezā") FP (Fat Pipe) kanāli. Katrs kanāls nodrošina darbību gan pilna dupleksa, gan pusdupleksa režīmā. Maksimālais datu pārraides ātrums katrā vadu pārī, ko nodrošina standarts, ir 6 Gbit/s.

Secinājums

Vēlme palielināt darbības rādiusu ir novedusi pie tā, ka radars, tāpat kā daudzas citas tehnoloģiju jomas, ir piedzīvojis “gigantomānijas” laikmetu. Tika radīti arvien jaudīgāki magnetroni un arvien lielākas antenas, kas uzstādītas uz milzu rotējošām platformām. Radara jauda sasniedza 10 vai vairāk megavatus uz impulsu. Jaudīgākus raidītājus izveidot fiziski nebija iespējams: rezonatori un viļņvadi neizturēja lielo elektromagnētiskā lauka intensitāti, un tajos notika nekontrolētas izlādes. Parādījās arī dati par ļoti koncentrēta radara starojuma bioloģisko bīstamību: radara tuvumā dzīvojošiem cilvēkiem bija asinsrades sistēmas slimības un iekaisuši limfmezgli. Laika gaitā parādījās standarti cilvēka darbam pieļaujamajam maksimālajam mikroviļņu enerģijas plūsmas blīvumam (īsu laiku pieļaujams līdz 10 mW/cm2).

Jaunās prasības radariem ir novedušas pie pilnīgi jaunas tehnoloģijas un jaunu radaru darbības principu izstrādes. Šobrīd uz mūsdienu radariem stacijas sūtītais impulss ir signāls, kas kodēts, izmantojot ļoti sarežģītu algoritmu (visizplatītākais ir Bārkera kods), kas ļauj iegūt paaugstinātas precizitātes datus un virkni papildu informācijas par novēroto. mērķis. Līdz ar tranzistoru un datortehnoloģiju parādīšanos jaudīgi megavatu raidītāji kļuva par pagātni. Tos aizstāja sarežģītas vidējas jaudas radaru sistēmas, kas integrētas, izmantojot datoru. Pateicoties informācijas tehnoloģiju ieviešanai, ir kļuvusi iespējama vairāku radaru sinhrona automātiska darbība. Radara sistēmas tiek nepārtraukti pilnveidotas un atrod jaunas pielietojuma jomas. Tomēr joprojām daudz kas nav pētīts, tāpēc šī zinātnes joma fiziķus, matemātiķus un radioinženierus interesēs ilgu laiku; būs nopietna zinātniskā darba un izpētes objekts. Mūsdienu zinātnes un tehnikas attīstība nav iedomājama bez radara izmantošanas, ko izmanto kosmosa izpētē, lidmašīnu un kuģu navigācijā un militārajā aprīkojumā (mērķu noteikšanai un raķešu virzīšanai uz mērķi).

Bibliogrāfija

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

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

3. http://leardsp2012.tom.ru

Līdzīgi dokumenti

Optiskās šķiedras parametri. Metodes vājuma, viļņa garuma, attālumu, enerģijas potenciāla, dispersijas un zudumu mērīšanai optiskās šķiedras sakaru līnijās. Laboratorijas stenda "Optisko šķiedru ceļa parametru mērīšana" izstrāde.

diplomdarbs, pievienots 07.10.2013

Zinātne un tehnoloģija, kas apvieno koordinātu noteikšanas un mērīšanas metodes. Radioviļņu attālums līdz objektam, radaru veidi un pielietojums visās darbības jomās. Radars un savs zondēšanas impulss. Radioviļņu attālināta uztveršana.

prezentācija, pievienota 08.11.2011

Signālu noteikšanas un noteikšanas metožu analīze. Signāla atkārtošanās perioda novērtēšana, izmantojot pilnīgas pietiekamas statistikas metodes. Signāla impulsu formu novērtēšana, lai atšķirtu abonentus sakaru sistēmā, neņemot vērā pārraidīto informāciju.

diplomdarbs, pievienots 24.01.2018

Personālo datoru (PC) izmantošanas iespēja radara informācijas sekundārās apstrādes problēmu risināšanai. Izmantoto un piedāvāto algoritmu salīdzinošā analīze. Ierīču diagrammas datora savienošanai pārī ar digitālo staciju 55Zh6; izmaksu aprēķins.

diplomdarbs, pievienots 27.06.2011

Stenda izkārtojuma izveide. Ārējā akustiskā lauka gaismas plūsmas modulācijas ietekmes izpēte. Digitālās informācijas zādzība, pieslēgšanas metodes pie optiskās šķiedras. Runas saprotamības novērtēšanas aprēķina metodes būtība. Standarta adaptera drošība.

diplomdarbs, pievienots 18.11.2013

Impulsu, frekvences un fāzes diapazona mērīšanas metodes. Aviācijas radaru noteikšanas sistēma lidmašīnā An-71. Mikrokontrollera, barošanas uzrauga, displeja bloka, pulksteņa ģeneratora un stabilizētā barošanas avota izvēle.

kursa darbs, pievienots 13.02.2012

Pasākumi informācijas draudu apkarošanai. Runas informācijas noplūdes akustiskie un vibroakustiskie kanāli. Radara izlūkošanas veidi. Metožu un līdzekļu klasifikācija informācijas aizsardzībai no sānskata radaru stacijām.

prezentācija, pievienota 28.06.2017

Mērījumi optisko šķiedru pārvades līniju tehniskās ekspluatācijas laikā, to veidi. Optisko šķiedru kabeļu automātiskās uzraudzības sistēmas. Optiskā kabeļa bojājuma vietas efektīvas lokalizācijas stadijas. Optisko šķiedru diagnostika.

tests, pievienots 12.08.2013

Standarta, alternatīvas, perspektīvas metodes gaismas vadu garuma mērīšanai optisko šķiedru sakaru sistēmām un informācijas pārraidei. Gaismas vadotnes garuma mērīšanas metožu un līdzekļu metroloģisko raksturlielumu analīze. Laika domēna reflektometrija.

diplomdarbs, pievienots 25.12.2015

Uz nanoheterostruktūrām balstītu lāzeru konstrukcijas iezīmju un raksturlielumu apskats. Lāzera starojuma vidējās jaudas, viļņa garuma noteikšanas un diverģences leņķu mērīšanas metodes izpēte. Pētīto mērinstrumentu izmantošana.

Volkova G.A.

RADARA INFORMĀCIJAS SEKUNDĀRAS APSTRĀDES ALGORITMU IZPĒTE

Mācību rokasgrāmata laboratorijas darbiem

SEKUNDĀRĀ APSTRĀDE

RADARA INFORMĀCIJA.

Ievads
Radara informācijas apstrāde ir sadalīta primārajā un sekundārajā. Primārās apstrādes ierīce atrisina uzdevumu noteikt un mērīt koordinātas (diapazons, azimuts un pacēlums) mērķa momentānajai pozīcijai attiecībā pret radaru katrā skatīšanās periodā.

Gan patieso, gan nepatieso mērķu momentānās pozīcijas koordinātas tiek digitāli nosūtītas uz sekundāro apstrādes iekārtu, kurā, pamatojoties uz tām, tiek noteikta katra atklātā mērķa atrašanās vieta izvēlētajā koordinātu sistēmā, kā rezultātā veidojas atzīmes. X , kas var būt patiess vai nepatiess. Atzīmēt– diapazona, azimuta un augstuma kodu kopums noteiktā diskrētā laika punktā.

Viena atzīme, kas saņemta jebkurā aptaujā, neļauj pieņemt lēmumu par mērķa atrašanos skata laukumā, jo tā var būt nepatiesa, un to nevar izmantot, lai spriestu par mērķa trajektoriju.

Sekundārā apstrādes ierīcē, pamatojoties uz atzīmēm, kas iegūtas n blakus apskatus, tiek atrisināti šādi galvenie uzdevumi:

Mērķa trajektoriju noteikšana,

Mērķa trajektoriju izsekošana,

Trajektorijas aprēķini radara informācijas patērētāju interesēs.

Šie uzdevumi ietver trajektorijas parametru novērtēšanu, ko parasti nosaka vektora funkcija, izlīdzināto (interpolēto) un uz priekšu (ekstrapolēto) koordinātu aprēķināšanu, kā arī mērķa atzīmju darbību. Sekundārās informācijas apstrāde tiek veikta automātiski, izmantojot digitālo datoru.

Apskatīsim vienu no veidiem, kā automātiski bloķēt mērķa trajektoriju, kā piemēru izmantojot divdimensiju radaru. Ļaujiet no primārās apstrādes ierīces pārsūtīt atklātā mērķa koordinātas un ģenerēt atzīmi x 1, kas nepieder nevienai no iepriekš sekotajām trajektorijām. Šī atzīme tiek uzskatīta par mērķa trajektorijas sākotnējo atzīmi. Tā kā radars ir paredzēts noteiktas klases objektu (piemēram, gaisa kuģu) izsekošanai, minimālais V min un maksimums V m a x mērķa ātrums. Tāpēc mēs varam izvēlēties apgabalu S 2 gredzena formā ar centru pie pirmās zīmes un ar rādiusiem R min = V min T pārskatīt un R m a x = V m a x T obz, kuras ietvaros mērķis var atrasties nākamajā pārskatā, skatīt 1. att. Apgabala veidošanas darbību sauc par vārtiem, bet pašu apgabalu sauc par stroboskopu.

Ja stroboskopā S 2 otrajā apskatā ir atzīmēts x 2, tad sākas trajektorija, un, ja šādas atzīmes ir vairākas, tad katra no tām tiek uzskatīta par iespējamo trajektorijas turpinājumu. Ja strobe nesasniedz nevienu atzīmi, notiek atiestatīšana. Trajektorijas sākšanas kritērijs šajā gadījumā ir “2/2”.

Pēc divām atzīmēm var noteikt kustības virzienu un mērķa vidējo ātrumu
, pēc tam aprēķiniet iespējamo atzīmes pozīciju nākamajā (trešajā) apskatā. Atzīmes pozīcijas noteikšanu turpmākajā pārskatā sauc par ekstrapolāciju.

Automātiskās trajektorijas uztveršanas stadijā tiek pieņemta vienkāršākā hipotēze par mērķa taisnu un vienmērīgu kustību. Ekstrapolētās koordinātu vērtības aprēķina, izmantojot formulu:

Ap ekstrapolēto atzīmi veidojas apļveida stroboskops S 3, kura izmērus nosaka kļūdas mērķa atzīmes stāvokļa mērīšanā
un kļūdas ekstrapolētās atzīmes pozīcijas aprēķināšanā
:

Faktu, ka nākamā saņemtā atzīme trāpa stroboskopā, pārbauda, salīdzinot saņemtā koordinātu atšķirību x i un ekstrapolēts x uh i zīmes ar pusstrobe izmēriem:

Ja stroboskopā S 3 trešajā pārskatā viena atzīme konstatēta, tā uzskatāma par piederīgu konstatētajai trajektorijai. Process turpinās. Ja strobā neiekrīt neviena atzīme, tad trajektorija turpinās pa ekstrapolēto atzīmi, bet stroboskopa izmērs palielinās.

Nosakot manevrēšanas objekta trajektoriju, vārtu izmēri jāaprēķina, ņemot vērā iespējamo manevru. Stroboskopa izmērs tieši ietekmē trajektorijas noteikšanas kvalitāti. Tā palielināšanās noved pie nepatiesu atzīmju skaita palielināšanās stroboskopā, kā rezultātā palielinās viltus noteikšanas iespējamība F AZ. Samazinot stroboskopa izmēru, stroboskops var neuztvert patieso atzīmi, tādējādi samazinot pareizas noteikšanas iespējamību. D AZ.

Izmantojot koordinātu mērījumu kļūdu un ekstrapolācijas kļūdu Gausa sadalījumu, lai nodrošinātu noteiktu varbūtību, ka atzīme trāpīs strobā, tās formai jāsakrīt ar kļūdas elipsi; nosakot trajektoriju stroboskopiskā telpā - kļūda elipsoīds. Taču šādu vārtu veidošana ir saistīta ar lielām skaitļošanas izmaksām, un praksē tās aprobežojas ar tādas formas vārtu izveidi, kas ir ērta aprēķiniem pieņemtajā koordinātu sistēmā. Šajā gadījumā ģenerētajam stroboskopam ir jānosedz kļūdu elipse (elipsoīds).

Trajektorija tiek uzskatīta par atklātu, ja ir izpildīts noteikšanas kritērijs. Automātiskās trajektorijas uztveršanas algoritma blokshēma ir parādīta 2. attēlā, treknās bultiņas parāda sakaru līnijas, pa kurām tiek pārraidīta informācija kodu veidā, “nulles” un “vieninieki” tiek pārraidīti pa pārējām sakaru līnijām, kas atbilst uz zīmes neesamību un esamību stroboskopā i - pārskats.

Trajektoriju noteikšana (automātiskā uztveršana).
Trajektorijas noteikšanas (automātiskās tveršanas) process būtībā ir hipotēzes pārbaudes process N 1, ka blakus apskatos iegūto atzīmju kopums ir mērķa trajektorija attiecībā pret hipotēzi H0, ka visas šīs atzīmes radās viltus trauksmes rezultātā.

Automātiski tverot trajektorijas, tiek izmantoti Neimana-Pīrsona, Beijesa un Volda kritēriji. Automātiskās uztveršanas algoritmu var iegūt, izmantojot varbūtības koeficienta metodi. Piemēram, izmantojot Beijesa kritēriju, optimālā automātiskās tveršanas procedūra tiek samazināta līdz iespējamības koeficienta Λ veidošanai un tās salīdzināšanai ar slieksni Λ 0:

Kur

- zīmju kopīgu sadalījuma blīvumu ar nosacījumu, ka hipotēzes ir patiesas N 1 un N 0 attiecīgi.

P 0 un P 1 - attiecīgi trajektorijas neesamības un klātbūtnes a priori varbūtības,

AR 01 un AR 10 - kļūdu izmaksas: attiecīgi nepatiesa trajektorijas uztveršana un nokavēta trajektorija.

Tiek pieņemts, ka pareizu lēmumu izmaksas ir nulle. Šajā gadījumā vidējā riska vērtība tiek samazināta līdz minimumam, kur F AZ un D AZ - attiecīgi mērķa trajektorijas viltus automātiskās bloķēšanas un pareizas automātiskās bloķēšanas varbūtība.

Liels automātiskās tveršanas laika pieaugums tiek iegūts, izmantojot secīgo analīzi (Wald kritērijs), kad iespējamības koeficients tiek veidots kā katrs i-atzīme un tiek salīdzināta ar diviem sliekšņiem:
Un
:
.
Ja tiek pārsniegts augšējais slieksnis, tiek pieņemts lēmums d 1 - trajektorija atklāta; ja  ir mazāks par apakšējo slieksni, tad tiek pieņemts lēmums d 0 - trajektorija nav noteikta. Ja
,
tad tiek pieņemts lēmums d lai turpinātu testēšanu: notiek (i+1)- pārskatīt, un aprakstītā procedūra tiek atkārtota. Šajā gadījumā lēmums tiek pieņemts vidēji mazāk nekā n atsauksmes.
Apzīmēsim ar ( δ i , i=l, 2, ...) nulles un vieninieku secība, kas atbilst atzīmju neesamībai vai klātbūtnei trajektorijas noteikšanas procesā izveidotajos strobos:

ja strobā ir atzīme i-th solis;

citādi.

δ i =

Varbūtības koeficients k-tajā aptaujā

vienkāršots ar logaritmu:

Pēc tam trajektorijas noteikšanas algoritms, izmantojot Valda kritēriju

summai jāpievieno "svars".
, ja δ i=1 un atņemot "svaru"
, ja δ i= 0, un salīdzinot summu sliekšņos lnΛ N un lnΛ B.

Šajā gadījumā ieguvums, salīdzinot ar Neyman-Pearson detektoru, ir aptuveni e AZ = D AZ, un nepareizas trajektorijas atklāšanas laikā
.

Taču, lai vienkāršotu trajektorijas noteikšanas ierīces, tiek izmantoti neoptimāli algoritmi, piemēram, k/m. Tādējādi, trajektorijas noteikšanai izmantojot kritēriju “4/5”, ir nepieciešams, lai pēc trajektorijas uzsākšanas, izmantojot kritēriju “2/2”, trijos nākamajos pārskatos stroboskopā iekristu vēl vismaz 2 atzīmes (“2 no 3” trajektorijas apstiprināšanas kritērija). Atklātā trajektorija tiek pārsūtīta izsekošanai. Ja apstiprinājums nenotiek, trajektorija tiek atiestatīta.

Automātiskās uztveršanas algoritmu efektivitāti raksturo:

Patiesās trajektorijas noteikšanas varbūtība D AZ;

Nepareizas trajektorijas noteikšanas varbūtība F AZ;

Vidējais laiks patiesās trajektorijas automātiskai tveršanai T SR AZ;

Vidējais laiks, lai automātiski uztvertu nepatiesu trajektoriju T SR LZ.

Lai aprēķinātu šos raksturlielumus, tiek izmantots Markova ķēdes aparāts.

Pielietosim Markova ķēžu matemātisko aparātu uztveršanas ierīces (automātiskās mašīnas) analīzei, kas darbojas pēc šāda algoritma: trajektorijas iniciēšana tiek veikta pēc “2/2” kritērija, un noteikšana tiek reģistrēta, ja atzīme iekrīt strobā vismaz vienā no trim sekojošiem apsekojumiem pēc trajektorijas uzsākšanas (apstiprinājuma kritērijs "1/3"). Līdz ar to trajektorijas noteikšanas kritēriju var saukt par “2+1 no 5”, t.i. "3 no 5".

Mēs pieņemam, ka uztveršanas ierīces ievade nākamajā pārskatā saņem “vienu”, ja mērķa atzīme iekrīt ekstrapolētajā stroboskopā, un “nulle”, ja atzīme neietilpst šajā strobā.

Iespējamās “nuļļu” un “vieninieku” kombinācijas m pārskata ciklu laikā nosaka iekārtas stāvokli. Izveidosim tveršanas mašīnas stāvokļu tabulu kritērijam "3 no 5":
Stāvokļa kombināciju "0" un "1" raksturīgo stāvokļu skaits

1 11 - trajektorijas sākums

3 111,1101,11001 - automātiskā uztveršana

5 11000 - trajektorijas atiestatīšana
No stāvokļu tabulas tiek izveidots grafiks, skatīt att. 3. Grafika mezgli norāda iekārtas stāvokļus. Virs diagrammas malām ir norādītas pārejas no stāvokļa uz stāvokli varbūtības, un tiek pieņemts, ka atzīme, kas trāpa strobā (“viena” parādīšanās mašīnas ieejā), notiek ar varbūtību. R, un tā neesamība strobā (“nulles” parādīšanās mašīnas ieejā) - ar varbūtību q.

Sistēmas pāreja no stāvokļa uz stāvokli ir atkarīga no:

Atkarībā no mašīnas pašreizējā stāvokļa,

No pašreizējās ievades ietekmes ("viens" vai "nulle" pie ieejas). Līdz ar to automāta stāvokļi veido vienkāršu Markova ķēdi.

Sākotnējo stāvokļu vektors (mūsu gadījumā - pēc otrās pārskatīšanas, kas nosaka indeksu) -

parāda, ka ar varbūtību trajektorija sākās pēc "2/2" kritērija, ar varbūtību
nebija trajektorijas savienojuma, kas atbilst trajektorijas atiestatīšanai, un atlikušie mašīnas stāvokļi bija neiespējami trešās pārskatīšanas sākumā.

Pārejas varbūtības matrica ir viegli apkopojama, pamatojoties uz grafiku:

kur rindas numurs atbilst stāvokļa numuram, no kura automāts pāriet, un kolonnas numurs norāda stāvokli, uz kuru automāts pāriet.

Automāta stāvokļa vektorus varat noteikt 3., 4. un 5. pārskatos:

utt.
Aprēķinātajiem stāvokļa vektoriem 3., 4. un 5. pārskatiem ir šāda forma:

,
,
.
Rindas varbūtību summa ir vienāda ar vienu.

Trešais stāvokļa vektora elements norāda trajektorijas automātiskās iegūšanas iespējamību attiecīgajam pārskata ciklu skaitam:

Tāpēc ka R pastāv varbūtība, ka zīme trāpīs strobo, tad tā fiziskajā nozīmē R atbilst pareizas mērķa noteikšanas iespējamībai automātiskās bloķēšanas zibspuldzē D lapa, a q = 1- D 4.a attēlā ir attēlota automātiskās tveršanas varbūtības atkarība no pārskatīšanas numura dažādām pareizās noteikšanas varbūtībām strobā D lpp.. Var redzēt, ka, palielinoties pārskatīšanas skaitam, palielinās automātiskās tveršanas iespējamība D AZ palielinās, un D AZ jo vairāk, jo vairāk D lpp.

Nepareizas automātiskās tveršanas iespējamību nosaka tā pati attiecība, ar vienīgo atšķirību R pastāv viltus trauksmes iespēja automātiskās uztveršanas strobā F lapa, a q = 1- F lpp.

Viltus automātiskās iegūšanas varbūtības atkarības no pārskata numura dažādām viltus trauksmes iespējamībām strobā parādītas 4.b attēlā.

Varbūtības D lappuse Un F lappuse tiek aprēķināti, izmantojot šādas formulas:

D lappuse =D ; F lappuse =M.F.,

Kur D Un F- pareizas noteikšanas un viltus trauksmes iespējamība izšķirtspējas elementā primārās apstrādes laikā, M- izšķirtspējas elementu skaits strobā.

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

F AZ (n) plkst F lapa =

F AZ (n) plkst F lapa =

4. att., a 4. att., b

Iepriekš apspriestā metode automātiskās satveršanas ierīces darbības raksturlielumu noteikšanai, izmantojot Markova ķēžu matemātisko aparātu, ir stingra analītiskā metode. Tomēr šīs metodes trūkums ir aprēķinu sarežģītība, izmantojot sarežģītākus kritērijus. Piemēram, n palielinājums noved pie matricu secības palielināšanās, un darbības ar tām kļūst sarežģītas. Šajā gadījumā, lai paaugstinātu matricas uz pilnvarām un veiktu citas darbības, ir nepieciešams izmantot datoru. Tāpēc tālāk mēs piedāvājam vienkāršotu metodi automātiskās tveršanas kvalitātes raksturlielumu aprēķināšanai, kas ļauj apsvērt automātiskās tveršanas procesu nejaušās gājiena plaknē, izmantojot grafiskās konstrukcijas.

Mēs apsvērsim automātiskās uztveršanas procesu saskaņā ar tiem pašiem pieņēmumiem, t.i. Divu vienību klātbūtne pēc kārtas tiek uzskatīta par automātiskās tveršanas sākumu. Ja turpmākajās darbībās (pārskatīšanas ciklos) parādās nulles un vieninieki, ir jāpārvar vai nu augšējais "automātiskās tveršanas" slieksnis, vai apakšējais "atiestatīšanas" slieksnis. Starp brīžiem, kad parādās kombinācija “11” un augšējā vai apakšējā sliekšņa krustpunkts, process katrā solī pāriet vienā vai otrā stāvoklī. Tā kā nulles un vieninieku parādīšanās ierīces ievadē ir nejauša, ierīces pārejas process no viena stāvokļa uz otru ir līdzvērtīgs nejaušām “izgājieniem”. Šajā gadījumā lidmašīnu, kurā notiek pastaigas, parasti sauc par “nejaušas pastaigu plakni”.

Procesa trajektoriju, kas klīst pa plakni, var uzskatīt par noteikta punkta kustību (klejošanu), ko parasti sauc par “attēlojošo” punktu. Tādējādi visu automātiskās uzņemšanas procesu var attēlot grafiski. Šajā gadījumā automātiskās satveršanas ierīces darbības kvalitātes raksturlielumu aprēķins ir ievērojami vienkāršots, un matricu apkopošana šajā gadījumā nav nepieciešama.

5. attēlā parādīta nejaušu pastaigu diagramma kritērijam “3 no 6”. Ordinātu ass parāda soļu skaitu (pārskatīšanas cikli), un abscisu ass parāda nulles skaitu esošajā kombinācijā.

Pārstāvošā punkta kustība sākas no brīža, kad pēc kārtas parādās divas vienības, šī stāvokļa varbūtība R 2. Bultiņas norāda iespējamos attēlojošā punkta kustības virzienus, t.i. pāriet no viena stāvokļa uz otru. Pārejas vertikālā virzienā uz augšu notiek ar varbūtību R, un pa diagonāli pa labi un uz augšu - ar varbūtību q. Pieņemot, ka atsevišķi stāvokļi ir neatkarīgi, tiek aprēķinātas varbūtības atrast punktu katrā stāvoklī. Šī punkta nejaušas pastaigas notiek diskrēti "nenoteiktības" apgabalā, līdz punkts atrodas vai nu uz augšējās punktētās līnijas ("automātiskās uztveršanas" stāvoklis), vai uz apakšējā ("atiestatīšanas" stāvoklis), pēc kura attēlotā punkta kustība apstājas. . Redzams, ka automātiskā tveršana var notikt trešajā, ceturtajā, piektajā un sestajā solī, savukārt 3. solī (pārskatīšanas ciklā) tiek aprēķinātas automātiskās tveršanas varbūtības.

, uz 4. soļa

, uz 5. soļa

un uz 6. soļa

Aprēķinātās automātiskās tveršanas varbūtības noteiktā solī ļauj, summējot, noteikt automātiskās tveršanas varbūtības ierobežotam soļu skaitam. Ir viegli pārbaudīt, vai, izmantojot kritēriju “3 no 6”, automātiskās tveršanas iespējamība 3 soļos (pārskatīšanas cikls); četros soļos
, piecos soļos un visbeidzot sešos soļos.

Lai aprēķinātu pareizas automātiskās Daz uztveršanas iespējamību kā funkciju no soļu skaita, mēs joprojām apsveram lpp= D lappuse, q=1 - D lapu un aprēķināt viltus automātiskās tveršanas iespējamību F AZ mēs pieņemam lpp= F lappuse, q=1 - F pp (izmantojot tādas pašas attiecības).

Lai aprēķinātu vidējo automātiskās uzņemšanas laiku, mēs izmantojam labi zināmo matemātisko gaidu formulu:

kur ir varbūtības P l(konkrēti l solis) ir jāatbilst normalizācijas nosacījumam:

tie. atbilst visai notikumu grupai.

Ir viegli pārbaudīt, vai "automātiskās tveršanas" notikumi bija l-th pārskatīšanas cikls" plkst l no k pirms tam m jebkuram formas “k no m” kritērijam neveido pilnīgu grupu. Tāpēc, lai aprēķinātu T, nepieciešams veikt normalizāciju. Automātiskās uztveršanas kritērijam “k no m” normalizēšanu veic šādi:

Pēc tam kritērijam “3 no 6” vidējais automātiskās uzņemšanas laiks tiek aprēķināts, izmantojot formulu:

,
Kur
.

Lai aprēķinātu vidējo pareizas automātiskās tveršanas laiku T SR AZ mēs aizstājam lpp= D lappuse,

q=1 - D STR, un, aprēķinot vidējo viltus automātiskās tveršanas laiku T SR LZ:

lpp= F lappuse, q=1 - F lpp.

Trajektorijas pareizas un nepatiesas noteikšanas varbūtības aprēķināšanas rezultāti, kā arī vidējais automātiskās iegūšanas laiks, izmantojot piedāvāto metodi, izmantojot “izlases gājiena plakni”, pilnībā sakrīt ar aprēķinu, kas balstīts uz diskrētu Markova ķēžu izmantošanu.

Trajektorijas izsekošana .
Trajektoriju izsekošana sastāv no nākamajā pārskatā jauniegūto atzīmju nepārtrauktas sasaistīšanas ar attiecīgajām trajektorijām, koordinātu izlīdzināšanu un mērķa trajektorijas parametru novērtēšanu. Trajektorijas izsekošanas algoritma blokshēma parādīta 8. att.

Ļaujiet atzīmes atlasīt izsekošanas rezultātā. Pamatojoties uz šīm ar kļūdām iegūtajām atzīmēm, nepieciešams ģenerēt nepārtrauktas trajektorijas datus (izlīdzināšana vai interpolācija), kā arī noteikt trajektorijas parametrus ar mazāko iespējamo kļūdu.

Parasti mērķa trajektoriju katrai koordinātei (diapazons, azimuts un pacēlums) nosaka ar pakāpes  polinomu (izlīdzināšanas funkcija). Piemēram, diapazona koordinātei:

,
kura pakāpe ir atkarīga no mērķa manevrēšanas spējas. Polinoma koeficienti
, kam ir diapazona nozīme r 0, ātrums V r, paātrinājums a r utt. pakļauts novērtējumam.
Trajektorijas parametrus var novērtēt, izmantojot maksimālās varbūtības funkcijas metodi, un traucējumu lomu spēlē koordinātu mērījumu kļūdas, kas parasti ir sadalītas ar nulles vidējo vērtību.

Atlasīto atzīmju iespējamības funkcija
noteikts n-dimensiju Gausa varbūtības blīvums
.

Logaritmu ņemšana
un daļējā atvasinājuma noteikšana katram aplēstajam daudzumam
, tiek sastādīta iespējamības vienādojumu sistēma:

Radara līdzekļi (stacijas, kompleksi, sistēmas) gaisa un virszemes mērķu noteikšanai uz virszemes kuģiem ir viens no gaisa un virszemes situāciju apgaismojuma sistēmas elementiem, kas atrisina komandvadības kompleksu un kaujas ķēžu informācijas atbalsta problēmu. Novērošanas radara iekārtu mērķis šajā sistēmā ir iegūt informāciju par visiem objektiem kontrolētajā kosmosa zonā un pārveidot to tādā formā, kas nepieciešama, lai patērētāji to varētu tieši izmantot.

Parasti radara informācija, kas patērētājiem tiek sniegta ar uzraudzības līdzekļiem, ietver:

Pašreizējās mērķu koordinātas (t.i., koordinātas, kas ekstrapolētas patērētājiem izdošanas brīdī);

Mērķa kustības parametri (kurss, ātrums, lidojuma augstums, virziena parametrs utt.);

Dažas mērķu īpašības (valstniecība, gaisa virsma, viena grupa utt.).

Mērķu noteikšanas, diskrētu koordinātu mērīšanas, pašreizējo koordinātu un mērķu kustības parametru aprēķināšanas, kā arī to raksturlielumu ievadīšanas uzdevumus risina radara informācijas apstrādes ierīces, kas var būt radara iekārtu gala ierīces vai būt daļa no vispārējā kuģa. radaru informācijas apstrādes sistēmas.

No mērķiem atstaroto signālu pārveidošanas procesu trokšņa un traucējumu klātbūtnē, lai iegūtu informāciju, ko tie nes par mērķiem, parasti sauc. radara informācijas apstrāde.

Zem primārā apstrāde radara informācija tiek saprasta kā noderīgas analīzes process, t.i. atspīd no mērķiem, signāliem un traucējumiem, kas saņemti vienas aptaujas laikā, kuras laikā tiek veiktas šādas darbības:

Noderīgu signālu atlase (izolācija) no traucējumiem;

Pieņemt lēmumu noteikt atstaroto signālu paketi pēc noteikta kritērija;

Atklātā mērķa koordinātu mērīšana;

Signāla parametru novērtējums, kas satur informāciju par mērķa būtību un tā primāro klasifikāciju;

Mērīto mērķa koordinātu un atstaroto signālu parametru kodēšana, lai sagatavotos turpmākai apstrādei.

Zem sekundārā apstrāde Ar radara informāciju saprot vairākos kosmosa pētījumos iegūtās informācijas salīdzināšanas un apkopošanas procesu, kura saturs ir:

Pašreizējā pārskatā saņemto paku (atzīmju) identifikācija ar iepakojumiem (atzīmēm) iepriekšējos pārskatos, kas ļauj atsijāt nepatiesas atzīmes un identificēt jaunizveidotos mērķus;

Apvienojot informāciju no viena mērķa trajektorijā, lai noteiktu mērķa kustības parametrus; prognozēt savu nākotnes pozīciju;

Mērķu galīgā numerācija un to sekundārā klasifikācija.

Sekundārās apstrādes rezultātā tiek samazināts traucējumu traucējošais efekts, ir iespējams noteikt mērķa koordinātas, ja īslaicīgi nav no tā atstaroto signālu, novērst atzīmes no viltus mērķiem vai samazināt to parādīšanās iespējamību.

OTRAIS MĀCĪBAS JAUTĀJUMS:Radara informācijas apstrādes ierīču vispārināta blokshēma.

Informācijas apstrādes ierīces tiek izmantotas gan gaisa situāciju apgaismojuma sistēmā kuģa pretgaisa aizsardzības informatīvā atbalsta interesēs, gan virszemes situāciju apgaismojuma sistēmā kuģošanas drošības, sadursmju novēršanas un kuģa taktiskās manevrēšanas interesēs. Tā kā pirmajam uzdevumam ir raksturīga augstāka sarežģītības pakāpe un tam ir nepieciešams ievērojami lielāks aprīkojuma komplekts, mēs apsvērsim vispārinātu blokshēmu saistībā ar informācijas apstrādi no gaisa mērķa noteikšanas radara.

SAR B

Zem informācijas apstrādes ierīces tiek saprasts kā tehnisko līdzekļu kopums, kas atrisina šādus galvenos uzdevumus:

1. gaisa situācijas attēlošana uz indikatoru ierīču ekrāniem, lai vizuāli noteiktu un klasificētu mērķus;

2. atklāto mērķu identificēšana;

3. koordinātu manuāla mērīšana un ievade sekundārajā apstrādes ierīcē (SDP), kā arī dažas atklāto mērķu pazīmes (draugs'', citplanētietis'', neidentificēts'', gaiss'', virsma'', viens'', grupa'' u.c.);

4. automātiska atklāto mērķu koordinātu noteikšana un mērīšana primārajā apstrādes ierīcē (PDU); automātiska atklāto un izsekoto mērķu koordinātu ievade VDU;

5. izsekojamo mērķu pašreizējo koordinātu un kustības parametru aprēķins pretgaisa aizsardzības sistēmā;

6. mērķa izsekošanas un VDU aprēķināto trajektoriju korekcijas kvalitātes kontrole;

7. sekundārās informācijas apstrādes rezultātu attēlošana uz indikatora ierīcēm un izkārtņu plāksnēm;

8. apstrādātās informācijas piegāde kuģa vadības sistēmām;

9. mērķa apzīmējumu izsniegšana pretgaisa ugunsieročiem.

Sākotnējās ievades indikators (INV) ir paredzēts gaisa un virsmas situācijas attēlošanai un analīzei; vizuālā mērķa noteikšana; mērķa zīmju izvēle, kas jāseko UVO; manuāli ievadot šo mērķu koordinātas VDU. INV būtībā ir vadības panelis apstrādes ierīču darbībai, un tas ir uzstādīts kuģa komandpunktos. INV skaitu nosaka organizācija, kas pieņemta uz kuģa OVNC radara informācijas analīzei un kaujas izmantošanai. Ja ir vairāki INV, viens no tiem tiek noteikts kā galvenais.

Informācijas primārās apstrādes ierīce (PDU) ir paredzēta, lai automātiski noteiktu mērķu atzīmes (pakas), izmērītu to koordinātas un izsniegtu tās PDU.

Sekundārā informācijas apstrādes ierīce (SPD) ir paredzēta, lai konstruētu (izsekotu) mērķa trajektorijas, pamatojoties uz indikatorierīču vai SPD operatoru veikto diskrētu koordinātu mērījumu kopumu, aprēķinātu un nepārtraukti precizētu izsekojamo mērķu kustības parametrus un pašreizējās koordinātas.

TRACKING indikators (IT) ir paredzēts izsekoto mērķu manuālai mērīšanai un koordinātu ievadīšanai, kā arī izsekošanas kvalitātes uzraudzībai. Lai atrisinātu šo problēmu, ekrānā tiek parādītas izsekoto mērķu atzīmes, kā arī atzīmes (simboli), kas atspoguļo to pašreizējās koordinātas, ko aprēķinājis UVO. Normālu trajektorijas izsekošanas kvalitāti raksturo tuvu un stabila atzīmes pozīcija attiecībā pret mērķa atzīmi. Katra IS nodrošina iespēju kontrolēt vairāku (līdz četru) trajektoriju izsekošanas kvalitāti. IC skaitu nosaka nepieciešamais joslas platums, t.i. Maksimālais vienlaikus izsekoto trajektoriju skaits.

Izkārtņu dēlis (S) ir paredzēts informācijas attēlošanai par pavadītajām trajektorijām, kas veidojas otrreizējās apstrādes rezultātā un tiek izsniegtas patērētājiem. Katrai izsekojamajai trasei tiek parādīts transportlīdzekļa numurs, pašreizējās koordinātas, kustības parametri un dažas funkcijas. INV tiek uzstādīti izkārtņu dēļi, kas tiek izmantoti gaisa situācijas analīzei un atbalsta kvalitātes novērtēšanai.

Mērķa apzīmējumu indikatori (TDI) nodrošina radara situācijas attēlojumu un dažus sekundārās informācijas apstrādes rezultātus analīzei un novērtēšanai, lai mērķētu uz uguns ieročiem un piešķirtu tiem mērķa apzīmējumus. Vadības centru skaitu nosaka kuģu komandpunktu skaits, kuriem ir tiesības izsniegt mērķa apzīmējumus.

Ar saskarnes ierīču (ID) palīdzību patērētājiem tiek dota:

1. Primārā radara situācija (RPS), kas parādīta INV. To izdod, pārraidot patērētājiem apraides diapazona slaucīšanas sprūda impulsus, spriegumus, kas sinhronizē skenēšanas rotāciju ar antenas starojuma modeļa rotācijas ātrumu, kā arī signālu video spriegumu un traucējumus, kas atspoguļoti no mērķiem. Šajā gadījumā pārošanās sistēmu indikatora ierīces atveido visu INV parādīto “attēlu”.

2. Sekundārā radara situācija (VID), kas nozīmē informāciju tikai par tiem mērķiem, kurus pavada pretgaisa aizsardzības sistēma. Ar lielu ātrumu, ievērojami pārsniedzot kosmosa uzmērīšanas ātrumu, katram no izsekotajiem mērķiem binārā kodā tiek izsniegts mērķa numurs, pašreizējās koordinātas, kustības parametri un dažas zīmes.

3. Sinhronais (jaudas) mērķa apzīmējums analogā (SCUa) vai digitālā (SCUa) formā, kas attēlo šā brīža apšaudīto mērķu koordinātas un kustības parametrus.

Mērķa apzīmējums- šī ir pavēle atklāt uguni, ko izdod ugunsdrošības vadība, vienlaicīgi nospiežot mērķa numura un uguns ieroča numura taustiņus, kuram būtu jāatklāj uguns uz šo mērķi. Šajā gadījumā pašreizējās apšaudīšanai paredzētā mērķa koordinātas tiek nosūtītas uz ieroča radara vadības ierīcēm attāluma, gultņa un augstuma vadības ierīcēm. Tāpēc šādu mērķa apzīmējumu sauc ne tikai par sinhronu, bet arī spēcīgu.

Kļūdas, aprēķinot pašreizējās koordinātas un mērķa kustības parametrus, kas tiek izsniegtas kā mērķa apzīmējums ieroča vadības sistēmai, ir funkcija no atzīmju skaita no konkrētā mērķa, kas pakļauts otrreizējai apstrādei, t.i., funkcija no radara skatu skaita. Palielinoties telpas periodiskajā apļveida uzmērīšanas laikā saņemto atzīmju skaitam, tiek precizēti trajektorijas parametri, līdz ar to tiek samazinātas kļūdas mērķa pašreizējo koordinātu aprēķināšanā. Ilgstoši izsekojot mērķim, kas nav manevrēts, mērķa apzīmējuma precizitāte var būt diezgan augsta. Tomēr, lai izstrādātu precīzu mērķa apzīmējumu, ir nepieciešams noteikts darba laiks informācijas sekundārajai apstrādei.

4. Elektroniskais mērķa apzīmējums (ETS) ir tēmēšanas ierīces gala koordinātu izvade saistītajai ieroču vadības sistēmai, kas apvienota ar ugunsvadību (ko veic ETC operators) ar izšaujamā mērķa atzīmi. Šāds mērķa apzīmējums var tikt izsniegts vienu reizi, tostarp pie pirmās konstatētās mērķa atzīmes, vai atkārtoti turpmākajos apsekojumos.

Tā kā šajā gadījumā patērētājam tiek doti mērķa koordinātu diskrētu mērījumu rezultāti, šādu mērķa apzīmējumu sauc par diskrētu. Šim mērķa apzīmējuma veidam raksturīgas lielas koordinātu nobīdes kļūdas un līdz ar to zema precizitāte, bet īss darba laiks. Ņemot vērā šaušanai uz to izsniegto mērķa koordinātu ierobežoto precizitāti, šāda veida mērķa apzīmējums ir rezerves un bieži tiek saukts par mērķa apzīmējumu.

Ja sinhronais mērķa apzīmējums nodrošina ieroča vadības radara tēmēšanu uz mērķi ar pietiekamu precizitāti, lai tā atzīme parādītos vadības sistēmas sektoru indikatoros, tad, izsniedzot elektronisko mērķa apzīmējumu, tiek pieņemta papildu mērķa meklēšanas nepieciešamība, kas prasa papildu laiku.

Caur atgriezeniskās saites vadības līniju tiek saņemti ziņojumi (signāli) no ieroču vadības sistēmām: “gatavs mērķa apzīmējuma saņemšanai”, “mērķa apzīmējums pieņemts” un “mērķis izsekots”, kas tiek parādīti vadības centrā.

Ievads

Radara galvenais uzdevums ir apkopot un apstrādāt informāciju par zondējamajiem objektiem. Vairāku pozīciju zemes radaros, kā zināms, visa radara informācijas apstrāde ir sadalīta trīs posmos.

Primārā apstrāde sastāv no mērķa signāla noteikšanas un tā koordinātu mērīšanas ar atbilstošu kvalitāti vai kļūdām.

Sekundārā apstrāde paredz katra mērķa trajektorijas parametru noteikšanu, izmantojot signālus no vienas vai vairākām MPRLS pozīcijām, ieskaitot operācijas mērķa atzīmju identificēšanai.

Plkst terciārā apstrāde dažādu MPRLS uztveršanas ierīču iegūtie mērķa trajektoriju parametri tiek apvienoti ar trajektoriju identifikāciju.

Tāpēc ļoti aktuāla ir visu veidu radara informācijas apstrādes būtības apsvēršana.

Lai sasniegtu savus mērķus, mēs apsvērsim šādus jautājumus:

1. Radara informācijas primārā apstrāde.

2. Radara informācijas sekundārā apstrāde.

3. Radara informācijas terciārā apstrāde.

Šo mācību materiālu var atrast šādos avotos:

1. Bakuļevs P.A. Radara sistēmas: mācību grāmata universitātēm. - M.:

Radiotehnika, 2004.

2. Belotserkovskis G.B. Radara pamati un radars

ierīces. – M.: Padomju radio, 1975.

Radara informācijas primārā apstrāde

Lai automatizētu aviācijas vadības procesus, ir nepieciešams

visaptveroša un pastāvīgi atjaunināta informācija par gaisa mērķu koordinātām un īpašībām. Šī informācija automatizētajās vadības sistēmās (ACS) tiek iegūta, izmantojot radara informācijas (RL) vākšanas un apstrādes apakšsistēmā iekļautos līdzekļus, proti: posteņus un radaru apstrādes centrus, aviācijas radaru patruļas un vadības kompleksus. Galvenie informācijas iegūšanas līdzekļi par gaisa mērķiem ir radari. Tiek saukts informācijas iegūšanas process par objektiem, kas atrodas radara redzamības diapazonā apstrāde RLI.

Šī apstrāde ļauj iegūt datus par mērķa koordinātām, trajektorijas parametriem, atrašanās vietas laiku utt. Informācijas kopumu par mērķi parasti sauc atzīme. Papildus iepriekš minētajiem datiem atzīmēs var būt informācija par mērķa numuru, tā tautību, daudzumu, veidu, svarīgumu utt.

Signālus, kas sniedz operatoram nepieciešamo informāciju, sauc par noderīgiem, bet parasti tie ir pakļauti traucējumiem, kas izkropļo informāciju. Šajā sakarā apstrādes procesā rodas problēmas ar noderīgu signālu izolēšanu un nepieciešamās informācijas iegūšanu traucējumu apstākļos.

Informācijas apstrāde balstās uz atšķirību esamību starp noderīgo signālu un traucējumiem. Visu radara attēlu apstrādes procesu var iedalīt trīs galvenajos posmos: primārā, sekundārā un terciārā apstrāde.

Pie skatuves primārā apstrāde Radara attēli nosaka mērķi un nosaka tā koordinātas. Primārā apstrāde tiek veikta pa vienam, bet biežāk vairākās blakus esošajā diapazonā. Tas ir pietiekami, lai noteiktu mērķi un noteiktu tā koordinātas. Tādējādi radara attēlu primārā apstrāde ir informācijas apstrāde vienam radara pārskata periodam. Radara attēlu primārās apstrādes sastāvs ietver:

Noderīga signāla noteikšana trokšņos;

Mērķa koordinātu noteikšana;

Mērķa koordinātu kodēšana;

Ciparu piešķiršana mērķiem.

Vēl nesen šo problēmu atrisināja radara operators. Taču šobrīd reālos apstākļos, kad tiek izsekoti daudzi mērķi, kas pārvietojas lielā ātrumā, izmantojot indikatorus, cilvēks operators nespēj novērtēt gaisa situācijas daudzveidību, izmantojot tikai vizuālu metodi. Šajā sakarā radās problēma nodot daļu vai visas cilvēka operatora funkcijas, apstrādājot radara attēlus, uz skaitļošanas rīkiem, kas tika izveidoti aviācijas automatizētās vadības iekārtās.

Primārā apstrāde Radara attēlveidošana sākas ar noderīga signāla noteikšanu troksnī. Šis process sastāv no vairākiem posmiem:

Viena signāla noteikšana;

Uzliesmojuma noteikšana;

Pilnīgas signālu paketes veidošana;

Attāluma noteikšana līdz mērķim un tā azimuta.

Visi šie posmi tiek realizēti, izmantojot optimālus algoritmus, kuru pamatā ir minimālo lēmumu kļūdu un mērījumu rezultātu kritēriji.

Tādējādi primārās apstrādes laikā veiktās darbības radars var veikt neatkarīgi.

Radara un ARPA mērķis

Radars ir paredzēts radara objektu noteikšanai noteikšanas diapazonā. Izmanto: redzamības apstākļos, piekrastes navigācijā, sarežģītos navigācijas apstākļos.

Radara darbības princips

Radars sastāv no 2 daļām: skenera (antenas rotējoša ierīce, raiduztvērējs) un indikatora, *radiācijas monitoringa ierīces.

Radara strukturālā un funkcionālā diagramma

Radioviļņu starojuma, izplatīšanās, atstarošanas un uztveršanas procesu iezīmes.

Objekta atstarojošās īpašības ir atkarīgas no formas, leņķa, materiāla utt.

Mērīšanas diapazona un virziena princips navigācijas radarā

Diapazons: fiksēti gredzeni, kustīgs gredzens, elektroniskais tēmēklis, kursors.

Norādes: mehāniskā un elektroniskā tēmēšanas ierīce virziena nolasīšanai, leņķa nolasīšanai (KU, IP)

attēla orientācija radarā un ARPA Kustības indikācijas “OD” (relatīvā kustība) un “ID” (patiesā kustība); veidošanās un izmantošanas īpatnības; ID laikā rādītājā ievadīto kursa un ātruma datu korekcija no GK un VVG.

OD — visa kustība attiecībā pret manu kuģi (kuģis ekrāna centrā)

ID – sekojam radaram kā pēc kartes.

Orientācija: virziens ar galvu uz augšu - leņķa ietekme, uz ziemeļiem uz augšu - koordinācija ar galveno ķermeni, stabilizēta kursa augšupeja.

Radara galvenie tehniskie parametri (impulsa jauda, starojuma viļņa garums, izstaroto impulsu ilgums, izstarotā impulsu atkārtošanās periods, antenas starojuma shēmas (APP) platums horizontālajā un vertikālajā plaknē, radara jutība, ekrāna diametrs un darba diametrs , Zīmēšanas vietas diametrs.

Impulsu jauda ir jauda, kas tiek izvadīta gaisā. Mūsdienu radaros tas svārstās no vienībām līdz simtiem kW. To nosaka magnetrona veids, viļņu ceļa garums un antenas veids.

Radiācijas viļņa garums – trīs centimetru (9 GHz) x-josla, desmit centimetru (3 GHz) s-josla.

Izsekošanas periods ir periods, kurā raidītājs izstaro enerģiju kosmosā, ir atkarīgs no diapazona skalas.

Radiācijas modeļa platums ir horizontāls - apmēram 30 grādi, vertikāls - 1,5 grādi.

Jutība - spēja uztvert mazus signālus (10 V -13 V).

Diametrs un darba ekrāna diametrs – 180, 250, 320mm

Zīmēšanas vietas diametrs – 0,1mm

Navigācijas radara darbības pamatīpašības (koordinātu mērījumu kļūdas, minimālais diapazons, minimālais noteikšanas diapazons, mirušā zona, ēnu sektori horizontālajā un vertikālajā plaknē, maksimālais diapazons, maksimālais objektu noteikšanas diapazons, zemes līkuma ietekme, pamatā esošā ietekme virsma, stacijas diapazona izšķirtspēja, virziena izšķirtspēja.

Mērījumu kļūdas ir atkarīgas no diapazona skalas, radara iestatījumiem, zondes impulsa ilguma, ir 1%

Minimālais diapazons: a) darbība – minimizējam attālumu, no kura atstarotie signāli sāk iedarboties uz ieeju, to nosaka zondes impulsa ilgums (1 μs = 150 m => 150 m nekas nav redzams); b) noteikšana - raksturlielums, kas ņem vērā zondes impulsa ilgumu plus jutības atjaunošanas laiku.

Mirušā zona ir zona, ko nosaka antenas uzstādīšanas augstums un starojuma shēmas platums.

Maksimālais diapazons: a) darbība – diapazons, ko ierobežo impulsa atkārtošanās periods, kas ir atkarīgs no antenas jaudas un pastiprinājuma; b) noteikšana - ir atkarīga no antenas uzstādīšanas augstuma, refrakcijas veida, apstarotā objekta īpašībām, ceļa skudru viļņu garuma un radara iestatījumiem, ir varbūtības raksturlielums.

Zemes līkuma ietekme – D = k*(sakne(h1)+sakne(h2))

Pamatvirsmas ietekme – pamatvirsma maina pastiprinājumu no 0 līdz 16 reizēm. Radara ekrānā tas rada sinusoidālas signāla spilgtuma izmaiņas atkarībā no attāluma izmaiņām.

Stacijas izšķirtspēja: a) diapazonā - tas ir minimālais attālums starp 2 punktiem, kas ļauj novērot mērķus atsevišķi. Atkarīgs no impulsa ilguma un stacijas iestatījumu kvalitātes. Ir 15-20m; b) virzienā - attālums starp 2 vienādiem mērķiem, kad tie tiek novēroti atsevišķi. Atkarīgs no diagrammu platuma piem.

SJO prasības navigācijas radariem. (Informācijas displejs, Indikatoru diapazona skalu komplekts, Diapazona skalu indikācija, Radara attēla efektīvā apgabalā redzamās informācijas veids, Daudzkrāsu attēls uz ekrāna, Sistēmas elektroniskās kartes attēls).

Atklāšanas diapazons: krasts 15M, 5000t 7M, 10m 3M, boja 2M. Minimālais noteikšanas diapazons ir 50 m. Indikators 180, 250, 320mm. Ir atļauts daudzkrāsains, bet pamata attēlam jābūt tādā pašā krāsā kā toņi. Mērogi: 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 un 96 nm. 10–15 grādu slīpums nedrīkst izraisīt attēla pasliktināšanos. Antenas griešanās ātrums 20 reizes/min. ID un OD režīms. ECDIS attēls no 2012. gada, saturs: ņemšanas līnija, drošības dziļuma kontūra savam kuģim, navigācijas apdraudējumi.

Traucējumi radara novērošanā, to pazīmes un identifikācija. (Uztvērēja un atmosfēras troksnis, blakus radaru radīti traucējumi (“nesinhroni traucējumi”), viltus diapazona atzīmes; svārstību režīms, traucējumi vairāku atstarojumu un sānu daivu dēļ; “lokāli”, traucējumi no nelīdzenas jūras virsmas; īslaicīga automātiska pastiprinājuma kontrole ( TAG) ), Hidrometeoroloģisko veidojumu radītie traucējumi; mazas laika konstantes (STC) ķēde. Optimālas metodes TVG un STC iestatīšanai un lietošanai.)

Traucējumi no jūras: tā intensitāte samazinās, attālinoties no kuģa, ekrānā apkārt ir 3-4M uzliesmojums, 1-2M attālumā ir gandrīz viens uzliesmojums. Lai cīnītos pret traucējumiem, izmantojiet VARU (!3 rakstzīmes). Poga db ir konfigurēta tā, lai ekrānā būtu traucējumu pēdas, kuru spilgtums ir mazāks par iespējamo spilgtumu.

Traucējumi no hidrometeoroloģiskiem veidojumiem: tie var nākt no jebkuriem hidrometeoroloģiskiem veidojumiem, cīnās ar MPV (īsa kustības laika) rokturiem - traucējumu kompensācija. Vai arī tiek izmantots 10 cm diapazons.

Uztvērēja un atmosfēras troksnis: ekrānā ir haotiski uzliesmojumi, intensitāte ir atkarīga no pastiprinājuma līmeņa, ar graudu pogu izvēlieties 2-3 sēriju uz 1 kv.cm.

Traucējumi no blakus esošā radara: spārns.

Sinhroni traucējumi: spirāle.

Sinhronais impulss: sektors avota virzienā.

Viltus mērķi: a) atspīdums (atspīdums no caurules), b) atspīdums no šķēršļiem (ilgtermiņa novērojums), c) daudzkārtējas atstarošanas dēļ (mērķu ķēde), d) sānu daivu dēļ ( punktu loka), e) strāvu nesošo kabeļu dēļ, f) superrefrakcijas dēļ, g) tīši radīti traucējumi.

Automātiskās radara zīmēšanas ierīces (ARPA). (Mērķa iegūšana automātiskai izsekošanai, manuālas un automātiskas iegūšanas iespējas, iegūšanas kritēriji.)

ARPA tiek izmantots kā: - līdzeklis, kas paaugstina kuģošanas drošību intensīvas kuģošanas zonās, piekrastes tuvumā, satiksmes zonās, šaurumos, kuģos, - navigācijas sensors, kas nepieciešams, lai navigators pareizi novērtētu situāciju un pieņemtu apzinātu lēmumu. atšķirību dēļ.

Darbību secība: informācijas iegūšana, objekta noteikšana, koordinātu mērīšana, mērķa kustības parametru noteikšana, tikšanās parametru noteikšana, tikšanās situācijas novērtēšana, manevra plānošana, manevra izpilde un tā uzraudzība.

Iegūšana: manuāla un automātiska (lai pārbaudītu pieejamību, tiek izmantots iegūšanas kritērijs - nepārtrauktu secīgu mērķa noteikšanu skaits secīgu pārskatu laikā - 3x3, 5x5, 15x15).

ARPA. Radara signālu primārā apstrāde (kvantēšana, filtrēšana, noderīgu signālu noteikšana, objektu noteikšana un identifikācija (klasificēšana), objektu koordinātu mērīšana; realizācijas pazīmes, izmantotie iegūšanas kritēriji).

1) signāla pārvēršana digitālā formā (kvantēšana, iztveršana, kodēšana), 2) intraimpulsu filtrēšana, starpnovērotāju filtrēšana, 3) noderīga signāla noteikšana, 4) mērķa iegūšana izsekošanai, 5) mērķa izsekošana.

ARPA. Radara informācijas sekundārā apstrāde: Forma

1) koordinātu izlīdzināšana, 2) kustības un pieejas pāru izstrāde, 3) tikšanās situācijas novērtējums, 4) manevra plānošana un izpilde.

Izstrādājot veidlapu, aizkaves: 1 min – priekšinformācijas apstrādes laiks, 3 min – maksimālās precizitātes izstrādes laiks. Precizitāte: gultnis 0,5 un 1,5 grādi, mērķa kurss 3 grādi, ātrums 1kt, Dcr 1/4M, Tcr 1min.