Разработка автоматического устройства первичной обработки РЛИ

Федеральное автономное государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

Сибирский федеральный  университет

УЧЕБНЫЙ ВОЕННЫЙ  ЦЕНТР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа   

 

Разработка автоматического  устройства первичной обработки РЛИ

 

Пояснительная записка

 

                            

Выполнил		А.С.Попова
Проверил		М.А.Барышев

         

 

 

 

 

 

 

 

 

Красноярск  – 2013

 

 

 

Перв. примен.

Задание по курсовой работе Учебная дисциплина: "Военно-техническая подготовка". Срок сдачи студентом законченной курсовой работы:  Цель курсового проектирования: научить студентов самостоятельно применять полученные знания для комплексного решения практических задач, привить навыки проектирования, производства расчетов, самостоятельного проведения научных исследований, а также технически грамотно и обоснованно принимать решения. Задачи курсовой работы: Систематизация и применение базовых знаний по дисциплинам «Теоретические основы автоматизированного управления», Военно-техническая подготовка, Раздел №1 – «Основы обработки и передачи информации в АСУ», Раздел №2 – «Основы построения АСУ». Совершенствования навыков анализа и синтеза структуры КСА РТВ ВВС и ее основных элементов. Получение навыков по оформлению текстовой и графической документации в соответствии с требованиями единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Совершенствование навыков в использовании научно-технической литературы, справочников и государственных стандартов. Совершенствование способностей студентов к организации и планированию. Получение навыков по использованию вычислительной техники для моделирования и расчетов при проектировании систем и устройств КСА.

Справ. №

Подпись и дата

Инв. № дубл.

Взам. инд №

Подпись и дата

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Инв.№ подл.

Разраб.

Попова А.С

Разработка автоматического  устройства первичной обработки РЛИ  Пояснительная записка

Литера

Лист

Листов

Проверил

Барышев М.А.

2

32

АУ-91

Н.контр.

Утв.

 

 

 

 

Пункты задания:

1. Выбрать и обосновать метод первичной обработки сигналов.
2. Выбор и обоснование варианта схемы устройства первичной обработки.
3. Синтез алгоритма функционирования устройства первичной обработки.
4. Синтез структурных схем  автоматических  измерителей дальности и азимута. Расчет   их основных параметров.
5. Оценка стоимости предложенной технической реализации разработанного устройства первичной обработки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 2.16. Автоматический обнаружитель и измеритель координат целей импульсного радиолокатора-радиодальномера метрового диапазона.

Задано:  

-максимальная дальность действия в свободном пространстве по цели = 400 км с ЭПР при заданных качественных показателях обнаружения _{= 0.8} и

  ₌ 10^-8; 

-обзор –  круговой по азимуту со скоростью  , _, секторный по углу места, сектор обзора ;

-длительность  зондирующего импульса - τ_и =10 мкс,

- частота  повторения  - F_П =340 Гц;

 -ширина ДНА в азимутальной плоскости - b_0.5Р = 5.27

-устройство  отображения – ИКО с параметрами  : D_масшт.=300,L _р = 225 мм,

  = 0.8 мм. 

-усредненное  значение напряжения шумов на  выходе детектора - σ_ш = 1.5 мВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК 
работы над проектом на весь период проектирования 
(с указанием сроков выполнения и трудоёмкости отдельных этапов)

Наименование и содержание этапа	Срок выполнения
Получение задания по курсовой работе
Обоснование алгоритма обработки  сигналов
Выбор схемы устройства дискретизации  аналоговых сигналов и расчет его  основных параметров
Выбор варианта схемы устройства первичной обработки.
Описание выбранного алгоритма и  метода автоматического измерения  дальности. Разработка структурной  электрической схемы измерителя дальности и азимута
Анализ и расчет автоматического  измерения дальности и азимута
Анализ и оценка возможностей технической  реализации разработанного устройства
Оформление пояснительной записки
Представление готовой курсовой работы

 

Содержание

 

Задание по курсовой работе 2

Пункты задания: 3

КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК работы над проектом на весь период проектирования (с указанием сроков выполнения и трудоёмкости отдельных этапов) 5

Содержание 6

Обозначения и сокращения 7

Введение 8

1.Обоснование методов первичной обработки сигналов 9

1.1 Инженерный алгоритм обработки сигналов 10

2.Обоснование варианта схемы устройства первичной обработки 13

2.1.Обработка сигналов без дискретизации по времени 14

3.Синтез алгоритма функционирования устройства первичной обработки 17

3.1.Выбор структурной схемы алгоритма функционирования автоматического обнаружителя целей и ее описание 19

3.2.Расчет параметров схемы и определение порога квантования 21

4.Описание  структурных схем автоматических измерителей дальности и азимута 22

4.1.Измерение дальности 23

4.1.1.Функциональная схема импульсного измерителя дальности 26

4.1.2.Структурная электрическая схема измерителя дальности 29

4.2.Измерение азимута 30

4.2.1.Структурная схема измерителя азимута 32

5.Оценка стоимости предложенной технической реализации разработанного устройства первичной обработки. 33

 

Обозначения и сокращения

ДКС –  двоично-квантованный сигнал

УПО –  устройство первичной обработки  информации

КСА – комплекс средств  автоматизации

КП – командный пункт

РТВ –  радиотехнические войска

ВО – воздушный объект

РЛС –  радиолокационная станция

ЭОП –  эффективная отражающая поверхность

ДНА – диаграмма направленности антенны

ВиВТ – вооружение и военная техника

ВС – Вооруженные силы

ЛЗ  – линии задержки 

ТИ  – тактовые импульсы

ГИС –  генератор импульса считывания

ВКО –  воздушно - космическая оборона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Актуальность  темы курсового проекта  обусловлена необходимостью решения такой широкомасштабной проблемы социальной практики, как достижение победы в вооруженной борьбе, предполагающее завоевание превосходства в воздушно-космической и информационной среде. Одним из важных направлений ее решения является автоматизация первичной обработки РЛИ.

В настоящее  время автоматическое устройство первичной  обработки информации нашли широкое применение в РЛС и КСА РТВ. Которое обеспечивает автоматическое решение задач первичной обработки в интервале от 30 – до 100 целей.

Вместе с  тем опыт локальных войн и конфликтов, проведение воздушно-космических операций, показывает способность противника существенно превысить информационные и вычислительные ресурсы, создаваемые РТВ информационной системы.

Вышеизложенное  в полной мере обнаруживает противоречия между необходимым и существующим функционированием автоматических УПО. Данное противоречие принимается за основу и формируется в виде темы курсового проекта: «Разработка устройства первичной обработки».

 

 

 

1.Обоснование методов первичной обработки сигналов

Устройства, осуществляющие автоматическое обнаружение воздушного объекта  и обработку первичной информации об этом объекте , относятся к классу решающих устройств, которые в результате  обработки сигнала с выдают решение «есть цель» или «нет цели».

Такие устройства работают на основе различных алгоритмов  обнаружения  ВО и обработки сигналов.

Рассмотрим  три наиболее распространенных алгоритма  обработки сигналов и выделим  из них подходящий для разработки УПО:

1. Оптимальный алгоритм предполагает обработку неквантованных (первичных) сигналов, что для данной работы не подходит так как в автоматических УПО КСА КП РТВ обнаружение целей и оценка их координат осуществляется по пачкам ДКС. 
2. Квазиоптимальный алгоритм заключается: в запоминании ДКС на  выходе  квантизатора в пределах ширины пачки (на N позициях подряд), суммировании дискретных значений предварительно запрограммированной  весовой функции на тех позициях пачки, на которых получены «1», сравнении полученной суммы с пороговой           величиной Z₀ и принятие решения γ₁ или γ_2.Что практически реализовать весьма сложно.
3. Инженерный алгоритм (безвесовая обработка пачек ДКС)  осуществляется без учета информации о реальной форме сигналов, что позволяет применить его на практике.

Исходя  из вышеизложенного синтезируем  инженерный алгоритм обработки сигналов.

 

 

 

1.1 Инженерный  алгоритм обработки сигналов

Синтез упрощенного (инженерного) алгоритма обнаружения  цели      по пачке ДКС  производится на основе исходных предпосылок  квазиоптимального алгоритма:

1. Полезный (отраженный от цели) сигнал имеет пачечную структуру: Х = {х₁, х₂, ... , х_N} и состоит из N импульсов:

 

x _вых

1. Все импульсы пачки находятся в одном кольце дальности по дальности ΔD_k.
2. Обработка последовательности ДКС производится раздельно на каждом кольце дальности ΔD_k.
3. Пачка имеет прямоугольную форму :  р_с1 = р_с2 = …= р_сi = р_сN = const; p_ш1 = р_ш2 =...= р_шi = р_шN = соnst.

В таком  случае весовая функция будет  постоянной     =    и выражение

(формула квазиоптимального алгоритма) трансформируется в

_где

 

 

 

 

В этом случае единственным признаком, по которому решаются задачи обработки, является увеличение плотности единиц на некоторой части позиций пачки. Очевидно, что плотность единиц в области цели будет больше чем в области помехи. Следовательно, устройство безвесовой обработки должно оценивать плотность единиц и реагировать на её изменение.

_{Задача  обнаружения пачки  ДКС сводится к  простому подсчету «1»  и сравнения полученной суммы с порогом} . _.

Технически  такое устройство реализуется обычным  двоичным счетчиком.

При обнаружении  полезного сигнала используются критерии (программы или логики) фиксации начала и конца пачки k / m – l,

 где               , l =2, 3, 4.

Решение о начала пачки принимается при  появлении совокупности k единиц на заранее зафиксированном количестве позиций m. Решение о конце пачки принимается в случае наличия серии l нулей на l позициях подряд. Цифровые автоматы, реализующие вышеуказанную логику фиксации начала и конца пачки, называются программными обнаружителями типа k / m – l.

Среди логик k / m – l следует выделить программы типа k / k – l, именуемые «методом серий». Его достоинствами являются простота технической реализации, высокая вероятность правильного обнаружения. В то же время максимальные по сравнению с логиками типа k / m – l энергетические потери затрудняют применение метода серий для обнаружения слабых сигналов.

   X _вх

            

   критерий  2/3-2

   X _вых  Начало пачки    Конец пачки     

         

критерий  3/3-3

X _вых                                         Начало пачки           Конец пачки     

         

 

В зависимости  от конкретных значений k, m и l  результаты фиксации начала и конца пачки будут различны. Поэтому величины k и m  выбираются с целью обеспечения максимума вероятности правильного обнаружения пачки при заданной вероятности ложной тревоги. При выборе величины l необходимо учитывать, что при малых значениях l возрастает вероятность «расщепления» пачки на несколько пачек, при его больших значениях резко ухудшается разрешающая способность по азимуту и точность его измерения.

Исходя  из вышеизложенного можно сделать  вывод, что наилучшим для разработки УПО будет программный обнаружитель типа k/m – l реализованный на основе инженерного алгоритма обработки сигналов.