Бортовая аппаратура систем управления беспилотным летательным аппаратом

 

Изобретение относится к системам управления местоположением и курсом беспилотного летательного аппарата (БПЛА) и может быть использовано при проектировании БПЛА, предназначенных для высокоточного наведения на цель. Техническим результатом является создание комплекса бортовых систем управления беспилотным летательным аппаратом, обладающего широкими возможностями адаптации к условиям полета и складывающейся помеховой обстановке для обеспечения высокоточного наведения на цель. Устройство содержит систему управления движением (СУД) и систему обнаружения и самонавигации (СОСН), при этом СУД содержит датчик угловых скоростей, инерциальный блок, ЦВМ, радиовысотомер, устройство преобразования информации, усилительно-преобразовательное устройство рулевых приводов, рулевые агрегаты, магистраль информационного обмена, а СОСН содержит ЦВМ, систему электропитания, устройство обработки сигналов и управления, приемное устройство, антенное устройство, передающее устройство, магистраль информационного обмена. 4 ил.

Изобретение относится к системам управления местоположением и курсом беспилотного летательного аппарата (БПЛА) и может быть использовано при проектировании БПЛА, предназначенных для высокоточного наведения на цель.

Известна система управления БПЛА по патенту РФ 2062503, МПК G 01 С 23/00, В 64 G 1/24, публикация 20.06.96 г., которая содержит радиолокационный визир, обеспечивающий измерение координат и параметров цели, систему инерциальной навигации, обеспечивающую измерение координат и параметров движения БПЛА, радиовысотомер, с помощью которого осуществляется корректировка показаний высоты и вертикальной скорости системы инерциальной навигации, устройство обмена информацией, бортовую электронно-вычислительную машину (БЭВМ) и рулевые агрегаты, управляемые сигналами управления, вырабатываемыми БЭВМ.

Недостатком известного аналога является централизованная структура вычислительной системы, ограничивающая круг решаемых задач и возможности взаимодействия с радиолокационным визиром, что, в конечном счете, приводит к снижению точности наведения БПЛА.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения принята система управления БПЛА, известная из кн. Шаров С.Н. Основы проектирования координаторов систем управления движущимися объектами. Учебное пособие. Государственный комитет СССР по народному образованию. - 1990 г. - С. 4, рис. 1.1. Система по прототипу содержит систему управления движением (СУД) в составе БЭВМ и автопилота, включающего инерциальный блок и рулевые агрегаты, управляемые по сигналам, вырабатываемым БЭВМ, и систему обнаружения и самонаведения (СОСH), представляющую собой одноканальную моноимпульсную радиолокационную систему с фазоманипулированным зондирующим сигналом в составе передающего и приемного устройств, антенного устройства с блоком управляемых приводов антенны и устройства обработки сигналов, включающего синхронизатор, дальномер, блок сжатия сигналов, блок пороговой обработки и устройство фиксации координат, формирующее сигналы дальности и углового положения отраженных сигналов, поступающие в БЭВМ.

Преимуществом системы по прототипу является использование фазоманипулированного зондирующего сигнала, обеспечивающего более высокую точность самонаведения и более высокую помехозащищенность по отношению к активным и пассивным помехам.

Недостатком системы по прототипу являются ограниченные возможности адаптации системы к условиям полета БПЛА, в частности к складывающейся помеховой обстановке, ввиду отсутствия перестройки параметров передающего и приемного устройств и недостаточной мощности вычислительной системы с централизованной обработкой информации.

Задачей изобретения является создание комплекса бортовых систем управления беспилотным летательным аппаратом, обладающего широкими возможностями адаптации к условиям полета и складывающейся помеховой обстановке для обеспечения высокоточного наведения БПЛА на цель.

Сущность изобретения заключается в том, что в комплексе бортовых систем управления беспилотным летательным аппаратом (БПЛА), содержащем систему управления движением (СУД), включающую рулевые агрегаты и инерциальный блок, связанный с центральной электронно-вычислительной машиной (ЦВМ) СУД, и систему обнаружения и самонаведения (СОСН), в состав которой входят антенна, кинематически связанная с блоком приводов антенны и соединенная с выходом передающего устройства, на котором формируется импульсный фазоманипулированный зондирующий сигнал, и входом приемного устройства, гетеродинный вход которого соединен с выходом сигнала гетеродинной частоты передающего устройства, а также устройство обработки сигналов и управления, включающее блок сжатия сигналов, соединенный с устройством первичной обработки, и синхронизатор, в СОСН дополнительно введена ЦВМ СОСН, соединенная посредством первой магистрали информационного обмена с ЦВМ СУД и посредством второй магистрали информационного обмена с устройством обработки сигналов и управления, СУД дополнительно содержит радиовысотомер, датчик угловых скоростей и устройство преобразования информации, подключенные к первой магистрали информационного обмена, а также усилительно-преобразовательное устройство рулевых приводов, выходы которого по сигналам закладки рулей соединены с входами соответствующих рулевых агрегатов, входы по сигналам проекций угловой скорости разворота БПЛА соединены с аналоговыми выходами датчика угловых скоростей, а входы по сигналам управления рулями соединены с соответствующими выходами устройства преобразования информации, к соответствующим выходам которого по сигналам разовых команд подключены вход включения радиовысотомера, вход включения СОСН и вход включения передающего устройства, которое содержит последовательно соединенные возбудитель и усилитель мощности с управляемым импульсным модулятором и регулятором мощности, причем возбудитель выполнен в виде генератора когерентных частот, построенного по схеме усилительно-умножительной цепочки, начальным функциональным звеном которой является управляемый многочастотный генератор возбудителя, а конечным - фазовый манипулятор, приемное устройство содержит пассивный радиоканал, в котором производится детектирование источников радиоизлучений, а также активные суммарный и разностный каналы, в которых преобразование на промежуточную частоту производится с корректировкой фазовой неидентичности каналов в блоке фазовращателей и разветвителя сигнала гетеродина, а после предварительного усиления на промежуточной частоте производится основное усиление с нормировкой сигналов цели и помех посредством блока быстродействующей автоматической регулировки усиления (БАРУ) и усилителей-ограничителей, к соответствующим выходам которых подключены векторный фазовый детектор помехи и фазовый детектор цели, на выходах которого формируются сдвинутые по опорному напряжению видеокоды суммарного и разностного сигналов, кроме этого, на соответствующих выходах усилителя-ограничителя суммарного канала детектируются видеосигналы помех, устройство обработки сигналов и управления дополнительно содержит блок квантования сигналов, блок управления положением антенны, входы которого по сигналам текущего углового положения антенны и выходы по сигналам управления приводами антенны соединены с блоком приводов антенны, а также подключенные к информационной шине управляющую электронно-вычислительную машину (ЭВМ), долговременное запоминающее устройство, адаптер последовательных каналов, соединенный со второй магистралью информационного обмена, и формирователь команд управления блоками сверхвысокой и промежуточной частоты, выходы которого по сигналам перестройки несущей частоты, регулировки мощности и отключения усилителя мощности соединены с соответствующими управляющими входами передающего устройства, а выходы по сигналам корректировки фазовой неидентичности каналов, отключения разностного канала, переключения динамического диапазона усиления и переключения полосы пропускания фазового детектора цели соединены с соответствующими управляющими входами приемного устройства, при этом блок квантования сигналов содержит амплитудный квантователь сигналов помех, входы которого соединены с выходами видеосигналов источников радиоизлучений и помех приемного устройства, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом векторного фазового детектора помехи, и амплитудный квантователь сигналов цели, входы которого подключены к выходам фазового детектора цели, а выходы соединены через блок компенсации допплеровского сдвига частоты с информационными входами блока цифровых согласованных фильтров, входящего в состав блока сжатия сигналов вместе с буферным оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) блока сжатия сигналов, к соответствующим входам которого подключены выходы блока цифровых согласованных фильтров, аналого-цифрового преобразователя и амплитудного квантователя сигналов помехи, устройство первичной обработки выполнено в виде ЭВМ, которая содержит подключенные к системной шине процессор, ОЗУ, постоянное запоминающее устройство программ, буферное ОЗУ, соединенное с выходом буферного ОЗУ блока сжатия сигналов, адаптер цифрового ввода-вывода с гальванической развязкой, устройство сопряжения, соединенное с информационной шиной, и приемопередатчик последовательного интерфейса, соединенный с кодовым выходом блока управления положением антенны, вход которого по сигналам начальной установки и управления антенной подключен к соответствующему выходу адаптера цифрового ввода-вывода с гальванической развязкой, выход которого по сигналу управления синхронизатором подключен к управляющему входу синхронизатора, который соединен с информационной шиной, при этом выход синхронизатора по сигналу управления импульсным модулятором соединен с управляющим входом последнего, выход по сигналу кода фазовой манипуляции подключен к входу настройки блока цифровых согласованных фильтров и кодовому входу фазового манипулятора, выход по сигналам управления нормировкой сигналов цели и помех подключен к соответствующему управляющему входу усилителя промежуточной частоты, а выход по сигналу компенсации допплеровского сдвига частоты подключен к управляющему входу блока компенсации допплеровского сдвига частоты.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены: фиг.1 - структурная схема комплекса, фиг.2 - структурная схема приемного устройства, фиг.3 - структурная схема устройства обработки сигналов и управления.

фиг. 4 - схема взаимодействия ЦВМ системы управления движением и системы обнаружения и самонаведения.

На фиг.1 структурной схемы комплекса приняты следующие обозначения: 1 - система управления движением (СУД), 2 - система обнаружения и самонаведения (СОСН), 3 - первая магистраль информационного обмена, выполненная по ГОСТ 26765.52-87 (Манчестер), 4 - центральная вычислительная машина системы управления движением (ЦВМ СУД), 5 - ЦВМ СОСН, 6 - радиовысотомер,
7 - инерциальный блок,
8 - датчик угловых скоростей,
9 - устройство преобразования информации,
10, 11,12, 13 - рулевые агрегаты,
14 - усилительно-преобразовательное устройство рулевых приводов,
15 - трехосный гиростабилизатор,
16 - блок съема и преобразования информации,
17 - блок чувствительных элементов,
18 - аналого-цифровой преобразователь,
19 - адаптер мультиплексного канала,
20 - блок передачи разовых команд,
21 - многоканальный преобразователь код-напряжение (МПКН),
22 - многоканальный преобразователь напряжение-код (МПНК),
23 - система электропитания СОСН,
24 - передающее устройство,
25 - антенное устройство,
26 - приемное устройство,
27 - устройство обработки сигналов и управления,
28 - антенна,
29 - блок приводов антенны,
30 - суммарно-разностный преобразователь,
31 - вторая магистраль информационного обмена (Манчестер).

Согласно фиг. 1 комплекс бортовых систем управления беспилотным летательным аппаратом содержит систему 1 управления движением и систему 2 обнаружения и самонаведения, соединенные посредством первой магистрали 3 информационного обмена, к которой подключены ЦВМ 4 СУД и ЦВМ 5 СОСН.

В СУД 1 к магистрали 3 информационного обмена подключены также радиовысотомер 6, инерциальный блок 7, датчик 8 угловых скоростей и устройство 9 преобразования информации, первый, второй и третий выходы которого по сигналам разовых команд "Вкл РВ", "Вкл СОСН", и "Вкл ВН" подключены соответственно к входу включения радиовысотомера 6, к входу включения СОСН 2 и входу включения передающего устройства 24. Группа выходов устройства 9 преобразования информации по сигналам σ₁, σ₂, σ₃, σ₄, (σ_i) управления рулями и группа входов по сигналам δ_1K, δ_2K, δ_3K, δ_4K (δ_iK) контроля рулей соединена с соответствующими входами и выходами усилительно-преобразовательного устройства 14 рулевых приводов, входы которого по сигналам ω_X, ω_Y, ω_Z, проекций угловой скорости разворота БПЛА соединены с аналоговыми выходами датчика 8 угловых скоростей, а выходы по сигналам ρ₁, ρ₂, ρ₃, ρ₄ закладки рулей и входы по сигналам δ₁, δ₂, δ₃, δ₄ положения рулей соединены с входами и выходами соответствующих рулевых агрегатов 10,...,13.

Радиовыстомер 6 предназначен для измерения текущих значений Н_PB высоты полета БПЛА и может быть выполнен по схеме активного радиолокатора, включающей приемопередатчик, передающую и приемную антенны. Входом включения радиовысотомера является вход вторичного источника электропитания, управляемого сигналом "Вкл РВ".

Инерциальный блок 7 предназначен для измерения линейных координат - дальности (D), бокового отклонения (Z), высоты (Н), линейной скорости (V) и ее проекций, линейной перегрузки и углов разворота БПЛА по курсу (ψ), крену (γ) и тангажу (ν).

Инерциальный блок 7 содержит трехосный гиростабилизатор 15, включающий два динамически настраиваемых гироскопа, три маятниковых акселерометра, три датчика углов и три двигателя, управляемых через блок электронных ключей по сигналам с выхода блока 16 съема и преобразования информации, информационные входы которого соединены с выходами маятниковых акселерометров и датчиков углов, а цифровой вход-выход подключен к первой магистрали 3 информационного обмена.

Датчик 8 угловых скоростей содержит блок 17 чувствительных элементов, выходы которого образуют аналоговые выходы датчика 8 и соединены также с входами аналого-цифрового преобразователя 18, выход которого образует цифровой выход датчика 8, подключенный к первой магистрали 3 информационного обмена.

Устройство 9 преобразования информации выполнен на основе адаптера 19 мультиплексного канала, подключенного к первой магистрали 3 информационного обмена. Адаптер 19 выполнен в соответствии со схемой по пат. 2163728, МПК G 06 F 15/16F, H 04 L 12/66, публикация 27.02.2001, включающей наряду с приемопередатчиками кодовых сигналов формирователи разовых команд. Выход формирователя разовых команд адаптера 19 соединен с релейным блоком 20 передачи разовых команд, на выходах которого формируются сигналы "Вкл РВ", "Вкл СОСН" и "Вкл ВН". К кодовым входам-выходам адаптера 19 подключены МПКН 21 и МПНК 22. Выходы МПКН 21 образуют группу выходов устройства 9 преобразования информации по сигналам σ_i управления рулями, а входы МПНК 22 - его группу входов по сигналам δ_iK контроля рулей.

Усилительно-преобразовательное устройство 14 рулевых приводов обеспечивает масштабирование сигналов ω_X, ω_Y, ω_Z, поступающих из датчика 8 угловых скоростей, их распределение между четырьмя усилителями рулевых трактов, суммирование этих сигналов с сигналами σ_i, усиление и формирование сигналов ρ_i закладки рулей. Кроме этого, устройство 14 обеспечивает съем сигналов δ_i положения рулей, их усиление и выдачу в виде сигналов δ_iK контроля рулей в устройство 9 преобразования информации.

Входом включения СОСН 2, на который поступает сигнал "Вкл СОСН", является управляющий вход системы 23 электропитания, которая включает в себя источники вторичного электропитания (ИВЭП) всех входящих в СОСН устройств, кроме высоковольтного источника питания передающего устройства 24. Схема распределения электропитания не имеет непосредственного отношения к сущности изобретения и для простоты изложения не рассматривается в материалах заявки.

СОСН 2 представляет собой моноимпульсную когерентную радиолокационную систему (РЛС) с фазоманипулированным зондирующим сигналом, параметры которого могут перестраиваться в зависимости от задач, решаемых СОСН на протяжении полета БПЛА.

СОСН 2 содержит передающее и приемное устройства 24, 26, антенное устройство 25 и устройство 27 обработки сигналов и управления, соединенное посредством второй магистрали 31 информационного обмена с ЦВМ 5 СОСН.

Сигнальный выход передающего устройства 24, на котором формируется импульсный фазоманипулированный зондирующий сигнал "ФМИ", подключен к антенному устройству 25, а выходы по сигналам гетеродинной частоты "f_гет" и опорной промежуточной частоты "f_ПЧО" подключены к соответствующим входам приемного устройства 26, сигнальные входы которого, принимающий суммарный (Σ) и два разностных сигнала (Δ_ψ, Δ_ν) подключены к выходу антенного устройства 25.

Выходы приемного устройства, на которых формируются сдвинутые по опорному напряжению на 45^o видеокоды суммарного "ФД_Σ"(ФД_0Σ, ФД_45Σ, ФД_90Σ, ФД_135Σ) и разностного "ФД_Δ"(ФД_0Δ, ФД_45Δ, ФД_90Δ, ФД_135Δ) сигналов, а также видеосигналы источников радиоизлучений "ВС ИР" и два вида помеховых сигналов ("ВСП", "ФДП"), подключены к соответствующим входам устройства 27 обработки сигналов и управления, выходы которого по сигналам управления дискретным ослабителем "ДО", блокирования входов приемных каналов во время излучения зондирующего сигнала (бланкирующие импульсы - "БИ"), управления переключателем разностных каналов "Упр ПРК", корректировки фазовых неидентичностей каналов "Кор Ф", отключения разностного канала "Откл РК", переключения динамического диапазона усиления "ДУ", управления нормировкой сигналов цели и помех (бланкирование БАРУ - "БИ БАРУ", стробы БАРУ - "Стр. БАРУ") и переключения полосы пропускания фазовых детекторов "Упр ФД" подключены к соответствующим входам приемного устройства 26.

Выходы устройства 27 обработки сигналов и управления, на которых формируется сигнал выключения передающего устройства "Откл УМ", сигналы перестройки несущей частоты "Ч₁,...,Ч₄", сигнал управления импульсным модулятором "Т_ИМ", сигнал кода фазовой манипуляции "КФМ" и сигнал регулировки мощности "РМ" подключены к соответствующим входам передающего устройства), а входы по сигналам текущего углового положения антенны ("ψ_A", "ν_A") и выходы по сигналам управления приводом антенны "Упр ψ_A, ν_A" соединены соответственно с информационными выходами и управляющими входами блока 29 приводов антенны.

Антенное устройство 25 содержит двухзеркальную параболическую антенну 28 (типа Кассегрена) с поворотом плоскости поляризации и моноимпульсным облучателем с суммарно-разностным преобразователем 30 на щелевых мостах. Управление положением диаграммы направленности антенны осуществляется поворотом подвижного зеркала с помощью блока 29 приводов антенны, который обеспечивает его развороты в двух плоскостях - по азимуту (ψ) и углу места (ν).

Блок 29 приводов антенны состоит из двух асинхронных двигателей, управляемых через усилитель мощности по сигналам "Упр ψ_A, ν_A", оснащенных датчиками текущего углового положения антенны, с которых снимаются сигналы ψ_A, ν_A
Передающее устройство 24 обеспечивает формирование импульсного фазоманипулированного зондирующего сигнала малой скважности и малой импульсной мощности, несущая частота которого перестраивается по случайному закону, формирование перестраиваемого сигналов гетеродина (f_ГЕТ) и опорной промежуточной частоты (Гпчо) для приемного устройства, ступенчатую регулировку мощности сигнала.

Передающее устройство 24 представляет собой генератор когерентных частот. Начальным функциональным узлом в цепи формирования импульсных ФМ-сигналов является многочастотный генератор возбудителя, содержащий четыре задающих кварцевых генератора, поочередно подключаемых в соответствии с управляющим сигналом перестройки частоты (Ч₁,...Ч₄), поступающим из устройства 27 обработки сигналов и управления.

Возбудитель построен по схеме прямого синтеза, т.е. последовательного умножения частот задающих кварцевых генераторов и их усиления.

На выходе возбудителя осуществляется фазовая манипуляция сигнала несущей частоты в соответствии с кодом фазовой манипуляции (КФМ), поступающим на кодовый вход фазового манипулятора из устройства 27, а затем в усилителе формируется импульсный ФМ зондирующий сигнал.

В качестве собственно усилителя мощности используется малогабаритная низковольтная лампа бегущей волны (ЛБВ) с импульсным модулятором в цепи подачи опорного напряжения, управляемым импульсами Т_ИМ, период повторения Т_П и длительность Т_И которых определяют период повторения и длительность зондирующего сигнала. В состав усилителя мощности входят также высоковольтный источник питания, коммутируемый сигналами "Вкл ВН" и "Откл УМ", и подключенный к выходу ЛБВ регулятор мощности, выполненный в виде управляемого ферритового аттенюатора.

Примером реализации аналогичного передающего устройства может служить схема, приведенная в описании изобретения по пат. РФ 2099739, МПК G 01 S 13/42, публикация 20.12.97 г.

Приемное устройство 26 выполнено по супергетеродинной схеме, с двумя активными (суммарным - Σ и разностным - Δ) каналами, в которых последовательно осуществляется основное усиление, фильтрация и детектирование сигналов цели и помех, и пассивным радиоканалом для детектирования сигналов сторонних РЛС (источников радиоизлучений).

Структурная схема приемного устройства 26 представлена на фиг.2, на которой обозначены:
32 - входное усилительно-преобразовательное устройство сверхвысокой частоты (СВЧ),
33 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ),
34 - детекторная секция,
35 - видеоусилитель пассивного радиоканала,
36 - циркулятор,
37 - дискретный ослабитель, выполненный в виде волноводной секции проходного типа,
38 - устройство защиты суммарного канала, выполненное в виде волноводного устройства на управляемом выключателе,
39 - переключатель разностных каналов, в состав которого входят собственно волноводный переключатель, коммутирующий два входных волновода на один выходной, и устройства защиты разностного канала, аналогичные устройству 38 защиты суммарного канала,
40, 41 - усилители высокой частоты (УВЧ) суммарного и разностного каналов, соответственно,
42, 43 - двойные балансные смесители (ДБС) суммарного и разностного каналов, соответственно,
44 - блок фазовращателей и разветвитель сигнала гетеродина,
45 - предварительный усилитель промежуточной частоты (ПУПЧ), включающий два ПУПЧ (суммарного и разностного каналов) с регулируемым диапазоном усиления и блок коммутации ПУПЧ разностного канала,
46, 47 - усилители-ограничители (УПЧО) суммарного и разностного каналов соответственно,
48, 49 - аттенюаторы,
50 - элемент ИЛИ,
51 - блок быстродействующей автоматической регулировки усиления (БАРУ),
52 - 90-градусный симметричный сумматор сигнала помехи,
53 - векторный фазовый детектор помехи (ФДП),
54 - фазовый детектор цели (ФДЦ),
55 - блок квадратурных фазовых детекторов разностного канала,
56 - блок квадратурных фазовых детекторов суммарного канала,
57 - формирователь дискретных сдвигов.

Согласно фиг. 2 приемное устройство 26 содержит последовательно соединенные входное усилительно-преобразовательное устройство 32 СВЧ и УПЧ 33, к соответствующим выходам которого подключены векторный фазовый детектор 53 помехи и фазовый детектор 54 цели, включающий блоки 55, 56 квадратурных фазовых детекторов разностного и суммарного каналов, опорные входы которых подключены к выходам формирователя 57 дискретных сдвигов (0^o, 45^o, 90^o, 135^o), вход которого образует вход сигнала f_ПЧО приемного устройства 26, вход которого по сигналу "Упр ФД" переключения полосы пропускания фазовых детекторов при смене длительности дискрета зондирующего сигнала образован управляющими входами блоков 55, 56 квадратурных фазовых детекторов. Выходы блоков 56, 55 образуют основные сигнальные выходы приемного устройства 26, на которых формируются сдвинутые по опорному напряжению на 45^o видеокоды суммарного ФД_0Σ, ФД_45Σ, ФД_90Σ, ФД_135Σ("ФД_Σ") и разностного ФД_0Δ, ФД_45Δ, ФД_90Δ, ФД_135Δ("ФД_Δ") сигналов.

Входы дискретного ослабителя 37 образуют сигнальные входы приемного устройства 26 и его вход по сигналу "ДО", посредством которого осуществляется регулировка добротности входных контуров приемного устройства 26. Дискретный ослабитель 37 содержит два волновода разностных сигналов Δψ, Δν, соединяющих соответствующие выходы суммарно-разностного преобразователя 30 с входами переключателя 39 разностных каналов, и проходной волновод суммарного сигнала Σ, который соединен с устройством 38 защиты суммарного канала через второе и третье плечи циркулятора 36, а через второе и первое плечи - с выходом усилителя мощности передающего устройства 24. Управляющий вход устройства 38 защиты суммарного канала и первый управляющий вход переключателя 39 разностных каналов образуют вход приемного устройства 26, принимающий бланкирующие импульсы "БИ", а второй управляющий вход переключателя 39 образует его вход по сигналу "Упр ПРК".

Выход устройства 38 защиты суммарного канала и выход переключателя 39 разностных каналов, на котором формируется один разностный сигнал Δ, через УВЧ 40, 41 подключены к сигнальным входам ДБС 42, 43 соответственно, входы которых по сигналу гетеродинной частоты подключены к выходу блока 44 фазовращателей и разветвителя сигнала гетеродина, соответствующие входы которого образуют вход сигнала гетеродинной частоты f_гет" и вход сигнала корректировки фазовой неидентичности каналов "Кор Ф" приемного устройства 26.

К выходу УВЧ 40 суммарного канала подключен также через детекторную секцию 34 видеоусилитель 35 пассивного радиоканала, на выходе которого формируются видеосигналы источников радиоизлучений, отградуированные по амплитуде с дискретом 15 дБ (для упрощения схемы на фиг. 2 показан один вывод - "ВС ИР").

Выходы ДБС 42, 43 подключены к соответствующим входам предварительного усилителя 45 промежуточной частоты, управляющие входы которого по сигналам переключения динамического диапазона усиления "ДУ" и отключения разностного канала "Откл РК" образуют одноименные входы приемного устройства 26. Соответствующие выходы ПУПЧ 45 через аттенюаторы 48, 49 подключены ко входам усилителей-ограничителей 46, 47, охваченных обратной связью через блок 51 БАРУ и 90^o-й симметричный сумматор 52 помехи. Управляющие входы аттенюаторов 48, 49 соединены с выходом элемента 50 ИЛИ, вход которого по сигналу бланкирования БАРУ "БИ БАРУ" и управляющий вход блока 51 БАРУ по сигналам стробирования БАРУ "Стр. БАРУ" образуют вход сигналов управления нормировкой сигналов цели и помех приемного устройства 26.

Первые выходы УПЧО 46, 47 суммарного и разностного каналов подключены ко входам блоков 56, 55 квадратурных фазовых детекторов суммарного и разностного каналов (включенных с учетом инвертирования в сумматоре 52), вторые их выходы, на которых формируются квадратурно-суммарные сигналы помех, подключены к соответствующим входам векторного фазового детектора 53 помехи, выход которого образует выход приемного устройства по сигналу "ФДП", а третий выход УПЧО 46, образованный секциями амплитудных детекторов, на которых во время стробирования БАРУ формируются четыре уровня видеосигналов помех с дискретом 15 дБ, образует выход видеосигналов помех приемного устройства 26 (для простоты показан один вывод -"ВСП").

Устройство 27 обработки сигналов и управления выполнено в соответствии со схемой фиг.3, на которой обозначены:
58 - блок сжатия сигналов (БСС),
59 - устройство первичной обработки (УПО),
60 - блок управления положением антенны,
61 - информационная шина, выполненная в виде шины VME,
62 - синхронизатор,
63 - формирователь команд управления блоками сверхвысокой и промежуточной частоты (СВЧ-ПЧ),
64 - долговременное запоминающее устройство (ДЗУ),
65 - адаптер последовательных каналов,
66 - управляющая ЭВМ,
67 - амплитудный квантователь сигналов помех,
68 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП),
69 - амплитудный квантователь сигналов цели,
70 - блок компенсации допплеровского сдвига частоты,
71 - блок цифровых согласованных фильтров (ЦСФ),
72 - буферное оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) блока сжатия сигналов,
73 - буферное ОЗУ устройства первичной обработки,
74 - системная шина,
75 - процессор,
76 - ОЗУ,
77 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) программ,
78 - устройство сопряжения с шиной VME (далее по тексту - устройство сопряжения),
79 - адаптер цифрового ввода-вывода с гальванической развязкой (далее по тексту - адаптер ЦВВ),
80 - приемопередатчик последовательного интерфейса,
81 - блок цифрового преобразования амплитуда-код,
82 - преобразователь код-временной интервал (ПКВИ),
83 - задающий генератор и распределитель импульсов,
84 - преобразователь код-частота,
85 - формирователь синхроимпульсов и стробов,
86 - генератор кодов,
87 - регистр состояния сигналов,
88 - формирователь сигналов,
89 - преобразователь код-временной интервал,
90 - ПЗУ коэффициентов фазировки,
91 - блок регистров команд управления,
92 - процессор,
93 - устройство сопряжения,
94 - контроллер шины,
95 - системная шина,
96 - ОЗУ,
97 - ПЗУ,
98 - системный контроллер,
99 - приемопередатчик,
100 - устройство сопряжения,
101 - энергонезависимое ОЗУ,
102, 103 - адаптеры каналов,
104, 105 - трансформаторы,
106 - блок квантования сигналов.

Согласно фиг. 3 входы блока 106 квантования сигналов служат сигнальными входами устройства 27 обработки сигналов и управления, при этом входы амплитудного квантователя 67 сигналов помех соединены с выходами приемного устройства 26 по сигналам "ВС ИР" и "ВСП", вход АЦП 68 соединен с выходом фазового детектора 53 помехи, а входы амплитудного квантователя 69 сигналов цели соединены с соответствующими выходами фазового детектора 54 цели. Выходы амплитудного квантователя 69 сигналов цели через блок 70 компенсации допплеровского сдвига частоты подключены к сигнальным входам блока ЦСФ 71, входящего в состав блока 58 сжатия сигналов вместе с буферным ОЗУ 72 БСС, к выходу которого подключено буферное ОЗУ 73 устройства 59 первичной обработки, а к соответствующим входам - выход блока 71 цифровых согласованных фильтров, выход амплитудного квантователя 67 сигналов помех и выход АЦП 68. Подключение ОЗУ 72 БСС к шинам управления, управление записью информации и считыванием ее осуществляется по известным правилам.

Устройство 59 первичной обработки предназначено для обнаружения целей и помех, измерения их интенсивностей, определения координат целей и помех, накопления данных за цикл обзоров и передачи их в ЦВМ 5 СОСН для вторичной и третичной обработки данных.

Устройство 59 первичной обработки выполнено в виде ЭВМ, которая содержит подключенные к системной шине 74 процессор 75, буферное ОЗУ 73 УПО, ОЗУ 76, ПЗУ 77 программ, адаптер 79 ЦВВ, приемопередатчик 80 последовательного интерфейса и устройство 78 сопряжения, соединенное с информационной шиной 61.

К информационной шине 61 подключены также синхронизатор 62, формирователь 63 команд управления блоками СВЧ-ПЧ, ДЗУ 64, управляющая ЭВМ 66 и адаптер 65 последовательных каналов, соединенный со второй магистралью 31 информационного обмена.

Вход устройства 27 обработки сигналов и управления по сигналам текущего углового положения антенны (ψ_A, ν_A) образован информационными входами блока 81 цифрового преобразования амплитуда-код, входящего вместе с преобразователем 82 код-временной интервал в состав блока 60 управления положением антенны. Выходы кодовых сигналов "Код ψ_A, ν_A" блока 81 подключены к приемопередатчику 80 последовательного интерфейса, а выход питания (на фиг. 3 не показан) - к входам питания датчиков углов антенного устройства. Вход ПКВИ 82 подключен к выходу адаптера 79 ЦВВ по сигналам начальной установки "ψ_M, ν_M" и управления антенной "ψ_У, ν_У", а его выход образует выход устройства 27 обработки сигналов и управления по сигналам управления приводом антенны "Упр ψ_A, ν_A".

Синхронизатор 62 содержит подключенные к информационной шине 61 преобразователь 84 код-частота и формирователь 85 синхроимпульсов и стробов, синхровходы которых подключены к соответствующим выходам задающего генератора 83 и распределителя импульсов, а также генератор 86 кодов, вход синхронизации которого соединен с соответствующим выходом формирователя 85 синхроимпульсов и стробов, управляющий вход которого соединен с выходом адаптера 79 ЦВВ по сигналу управления синхронизатором "Упр синхр".

Генератор 86 кодов обеспечивает формирование кодов фазовой манипуляции (КФМ), представляющих собой циклически изменяющуюся М-последовательность с фиксированным начальным значением. Моментом фиксации нового цикла М-последовательности является поступление на синхровход генератора 86 импульсов синхронизации, следующих с частотой _П= 1/Т_П, где Т_П - период повторения зондирующего сигнала. Выход генератора 86 кодов является выходом сигнала "КФМ" устройства 27 обработки сигналов и управления, который соединен также с входом настройки блока 71 цифровых согласованных фильтров.

Формирователь 85 синхроимпульсов и стробов вырабатывает различные импульсные последовательности для обеспечения согласованной работы устройств, входящих в СОСН. Формирователь 85 выполнен на основе делителя частоты, управляемого синхроимпульсами задающего генератора 83, счетчика, дешифратора и блока триггеров. Выход формирователя 85 по сигналу "Синхр. ЦСФ" подключен к входу синхронизации блока 71 цифровых согласованных фильтров, выход по сигналам стробирования помехи в режиме сопровождения помехи "Стр. ШП, ОП" подключен к управляющему входу амплитудного квантователя 67 сигналов помехи, а выходы по сигналам управления нормировкой сигналов цели и помех "БИ БАРУ", "Стр. БАРУ" и по сигналу "Тим" управления импульсным модулятором, образуют одноименные выходы устройства 27 обработки сигналов и управления. Кроме этого на соответствующем выходе формирователя 85 синхроимпульсов и стробов формируется сигнал "Упр Б", представляющий собой последовательность бланкирующих импульсов, во время действия которых происходит формирование сигналов "БИ", "Упр ПРК" и "ДО" управления входным усилительно-преобразовательным устройством 32 СВЧ.

Выход преобразователя 84 код-частота подключен к управляющему входу блока 70 компенсации допплеровского сдвига частоты, при этом на выходе преобразователя 84 формируется импульсная последовательность "Т_Д", период повторения которой определяется кодом допплеровской частоты "К_Д", поступающим на информационный вход преобразователя 84 по информационной шине 61.

В формирователе 63 команд управления блоками СВЧ-ПЧ к информационной шине 61 подключены регистр 87 состояния сигналов, управляющий вход которого по сигналу "Вкл обн" (включить обнаружение) подключен к соответствующему выходу адаптера 79 ЦВВ, блок 91 регистров команд управления и ПЗУ 90 коэффициентов фазировки, выход которого подключен к информационному входу преобразователя 89 код-временной интервал, выход которого образует выход устройства 27 по сигналу корректировки фазовой неидентичности каналов "Кор Ф". Управляющий вход ПЗУ 90 коэффициентов фазировки и второй управляющий вход формирователя 88 сигналов соединены с выходом адаптера 79 ЦВВ по сигналу рассогласования "ψ-ν", который формируется в режиме "Сопровождение" СОСН. Первый управляющий вход формирователя 88 сигналов и управляющий вход преобразователя 89 код-временной интервал подключены к выходу формирователя 85 синхроимпульсов и стробов по сигналу "Упр Б".

Выходы формирователя 88 образуют выходы устройства 27 по сигналам "ДО", "БИ", "Упр ПРК", при этом сигналы "БИ", предназначенные для отключения входов приемного устройства во время излучения зондирующего сигнала, формируются во всех режимах работы СОСН 2, а сигналы "Упр ПРК" и "ДО" только в режиме "Сопровождение".

Выходы блока 91 регистров команд управления образуют выходы устройства 27 по сигналам перестройки несущей частоты "Ч₁,...,Ч₄", регулировки мощности "РМ", выключения передающего устройства "Откл. УМ", а также по сигналам переключения динамического диапазона усиления "ДУ", переключения полосы пропускания фазовых детекторов "Упр ФД" и отключения разностного канала "Откл РК" в режиме "Обзор" СОСН 2.

Адаптер 65 последовательных каналов содержит устройство 100 сопряжения, соединенное с информационной шиной 61 и с энергонезависимым ОЗУ 101, к которому подключены адаптеры 102, 103 первого и второго каналов, соединенные с трансформаторами 104, 105 соответственно. В рассматриваемом адаптере 65 используется только один канал, в котором трансформатор 105 соединен со второй магистралью 31 информационного обмена.

Управляющая ЭВМ 66 обеспечивает формирование управляющих команд и сигналов, необходимых для функционирования СОСН 2 в режимах "Обзор", "Захват", "Сопровождение" и "Выработка управляющих сигналов самонаведения", как будет рассмотрено ниже, осуществляет прием внутренних и внешних сигналов, характеризующих состояние СОСН, а также обеспечивает связь с информационной шиной 61, управление шиной и ее адаптацией к работе с внешней магистралью 31 информационного обмена, связывающей устройство 27 обработки сигналов и управления с ЦВМ 5 СОСН.

Управляющая ЭВМ 66 содержит подключенные к информационной шине 61 устройство 93 сопряжения с шиной VME и процессор 92, соединенные также с системной шиной 95, к которой подключены ОЗУ 96, ПЗУ 97 и системный контроллер 98. Кроме этого к устройству 93 сопряжения подключен контроллер 94 шины, а к системному контроллеру 98 подключен приемопередатчик 99.

В комплексе реализуется следующее распределение задач между ЦВМ 4 СУД и ЦВМ 5 СОСН.

ЦВМ 4 СУД обеспечивает выработку необходимых сигналов для управления движением БПЛА, определяет навигационные координаты и другие параметры, необходимые для управления, производит коррекцию вертикального канала по информации от радиовысотомера.

ЦВМ 5 СОСН обеспечивает вторичную и третичную обработку информации о радиолокационной обстановке при обзоре пространства, обработку информации от целей (истинных и ложных), источников помех и радиоизлучений, селекцию ложных целей и выдачу управляющих сигналов самонаведения БПЛА на выбранную цель.

ЦВМ 4 СУД и ЦВМ 5 СОСН имеют одинаковую структуру, построенную на основе унифицированных устройств, используемых также и в устройстве 27 обработки сигналов и управления.

Каждая из ЦВМ 4, 5 содержит соединенные посредством шины VME ДЗУ, ЭВМ, выполненную по схеме управляющей ЭВМ 66, и адаптер последовательных вычислительных каналов, выполненный по схеме адаптера 66.

Комплекс систем управления беспилотным летательным аппаратом работает следующим образом.

В ходе предстартовой подготовки БПЛА в ЦВМ 4 СУД вводят полетное задание, включающее программные значения высоты полета и курсового угла на различных участках траектории полета БПЛА, априорные сведения о предполагаемом местонахождении цели, ее классификационные признаки, а также основные исходные данные для конкретного варианта работы системы обнаружения и самонаведения.

После старта БПЛА на начальных участках траектории управление движением осуществляет СУД 1. При этом ЦВМ 4 СУД вырабатывает сигналы управления рулевыми агрегатами 10,...,13 путем решения известной системы уравнений управления движением по курсу, крену, тангажу и высоте, основанной на сопоставлении данных, содержащихся в ЦВМ 4 СУД по основным значениям скорости и высоты полета, и текущих измерений инерциального блока 7 и датчика 8 угловых скоростей. Кодовые сигналы, вырабатываемые ЦВМ 4, преобразуются в аналоговую форму в устройстве 9 преобразования информации и поступают в виде сигналов управления рулями (σ₁, σ₂, σ₃, σ₄) в усилительно-преобразовательное устройство 14 рулевых приводов, которое вырабатывает сигналы углов закладки рулей ρ₁, ρ₂, ρ₃, ρ₄), суммируя сигналы управления рулями с сигналами проекций угловой скорости разворота (ω_X, ω_Y, ω_Z). Сигналы δ₁, δ₂, δ₃, δ₄ положения рулей с выходов рулевых агрегатов 10,...,13 после усиления в усилительно-преобразовательном устройстве 14 передаются в виде сигналов δ_1K, δ_2K, δ_3K и δ_4K контроля рулей через устройство 9 преобразования информации в ЦВМ 4 СУД, замыкая таким образом контур управления положением БПЛА в пространстве.

На участках набора и снижения высоты осуществляется коррекция измеренных инерциальным блоком 7 значений высоты и вертикальной скорости по показаниям радиовысотомера 6, который включается по команде ЦВМ 4, передаваемой в виде сигнала "Вкл РВ" с соответствующего выхода устройства 9 преобразования информации.

При достижении заданной полетным заданием дальности полета по команде ЦВМ 4 формируется сигнал "Вкл СОСН", по которому включается система 23 электропитания СОСН 2, при этом включаются все вторичные источники питания СОСН, кроме высоковольтного источника питания усилителя мощности передающего устройства 24.

После подачи электропитания производится тестовая проверка ЦВМ 5 СОСН и вычислительной системы устройства 27 обработки сигналов и управления, далее проводится тестовая проверка приводов антенного устройства 25, а результаты проверки передаются в ЦВМ 4 СУД, принимающей решение о готовности СОСН 2 к дальнейшей работе, которая может осуществляться в режимах "Обзор", "Захват", "Сопровождение" и "Выработка управляющих сигналов самонаведения".

Перед началом режима "Обзор" из ЦВМ 4 СУД выдается через устройство 9 преобразования информации команда "Вкл ВН" включения накала лампы бегущей волны в усилителе мощности передающего устройства 24, а по магистрали 3 информационного обмена в ЦВМ 5 СОСН выдаются исходные данные о дальности до цели и ширине зоны обзора.

При этом в устройстве 27 обработки сигналов и управления начинается программное формирование управляющих команд и сигналов.

По командам "Сектор" и "Вл-Вп" (влево-вправо), формируемым управляющей ЭВМ 66, в устройство 59 первичной обработки из ЦВМ 5 передаются ширина сектора сканирования и направление сканирования антенны 28, и на выходе адаптера 79 ЦВВ формируются сигналы "ψ_M, ν_M" начальной установки антенны, поступающие через преобразователь 82 код-временной интервал блока 60 управления положением антенны в блок 29 приводов антенны.

В режимах "Обзор" и "Захват" используется только суммарный канал приемного устройства. Для отключения разностного канала по команде "Откл РК", формируемой ЭВМ 66 и поступающей по информационной шине 61 в блок 91 регистров команд управления, на соответствующем выходе последнего формируется одноименный сигнал, поступающий на одноименный управляющий вход предварительного усилителя 45 промежуточной частоты.

Программно формируется сигнал "код f_С" кода перестройки несущей частоты зондирующего сигнала, в соответствии с которым определяется очередность выдачи с соответствующего выхода блока 91 регистров сигналов Ч₁,...,Ч₄, управляющих переключением задающих генераторов возбудителя передающего устройства 24.

Командой "Сигнал 1" устанавливается режим генерации кодов фазовой манипуляции первого вида, тактовых и синхронизирующих импульсов для первого вида ФМ-сигналов, импульсов Тим для управления импульсным модулятором и бланкирующих импульсов "Упр Б". Команде "Сигнал 1" соответствует максимальная длительность и максимальная мощность зондирующих импульсов, при этом устанавливается нулевой уровень сигнала "РМ".

В дальнейшем, в режимах "Захват" и "Сопровождение", а также в режиме "Обзор" при работе по целям, находящимся на меньшей дальности, СОСН переходит на укороченные по длительности зондирующие сигналы, устанавливаемые командами "Сигнал 2" и "Сигнал 3", при этом одновременно сигналом "Упр. синхр" с выхода адаптера 79 ЦВВ задается новый режим формирования тактовых и синхронизирующих импульсов, а сигналами "РМ" и "Упр. ФД" с выходов блока 91 регистров управляющих команд устанавливается соответствующий уровень мощности зондирующего сигнала и производится переключение полосы пропускания фазового детектора 54 цели.

Начало режима "Обзор" определяется моментом выдачи команды "Обзор" и началом сканирования антенны. По этой команде в устройстве 59 первичной обработки начинается программное формирование линейного закона сканирования антенны и вырабатываются сигналы "ψ_У, ν_У", поступающие на входы преобразователя 82 код-временной интервал.

В начале линейного участка сканирования устройство 59 первичной обработки вырабатывает сигнал "Вкл обн", поступающий на вход регистра 87 состояния сигналов, и с регистра 87 выдается сигнал, по которому начинают функционировать программы обнаружения целей и помех, а в устройство 59 вводятся из ЦВМ 5 установленные значения кодов начала зоны обнаружения по дальности (D_H) и ширины зоны обнаружения (D_ШЗ).

Фазоманипулированный зондирующий сигнал, формируемый на выходе передающего устройства 24, через циркулятор 36 поступает на рупор антенны 28 и излучается в пространство.

Управление положением луча диаграммы направленности антенны в пространстве достигается воздействием приводов антенны по двум координатам (ψ и ν) на подвижный отражатель. Асинхронные двигатели приводов управляются через усилители по сигналам "Упр ψ, ν", которые формируются на выходе преобразователя 82 код-временной интервал. Датчики углов вырабатывают сигналы ψ_A", "ν_A" текущего углового положения антенны, поступающие на вход блока 81 цифрового преобразования амплитуда-код, а с его выхода кодовые сигналы "Код ψ_A", "Код ν_A" передаются на вход приемопередатчика 80 последовательного интерфейса устройства 59 первичной обработки, замыкая, таким образом, контур управления антенной.

На время излучения зондирующего сигнала входы приемного устройства 26 блокируются с помощью устройства 38 защиты, коммутируемого сигналом "БИ", который формируется на выходе формирователя 88 сигналов при поступлении на его управляющий вход бланкирующих импульсов "Упр Б" с выхода синхронизатора 62.

В паузах между посылками зондирующих импульсов устройство 38 защиты открыто, и осуществляется прием отраженных сигналов.

Принятые антенной 28 СВЧ сигналы усиливаются в усилителе 38 высокой частоты, преобразуются в сигналы промежуточной частоты в двойном балансном смесителе 42, на который подается из передающего устройства 24 сигнал гетеродинной частоты, когерентный с ФМИ, и поступают в усилитель 33 промежуточной частоты, в котором осуществляется нормировка сигналов целей и помех.

Нормировка ФМ-сигналов целей осуществляется с помощью БАРУ, имеющей низкий порог по сравнению с усилителями-ограничителями 46, 47.

Нормирование источников помех осуществляется во время действия бланкирующих импульсов "БИ БАРУ", посредством которых происходит размыкание кольца БАРУ на время действия строба БАРУ. Для нормирования источников помех используется принцип квадратурной нормировки с помощью усилителей-ограничителей 46, 47, на выходах формируются квадратурно-суммарные сигналы благодаря использованию 90-градусного симметричного сумматора 52. Угловая информация преобразуется в фазовую в векторном фазовом детекторе 53 помехи, в котором производится перемножение нормированных сигналов помех. Одновременно в четырех отводах секции амплитудных детекторов усилителя-ограничителя 46 формируются нормированные видеосигналы помех "ВСП".

Сигналы цели и помех находятся на различных участках дальности, поэтому их одноимпульсная обработка может осуществляться независимо друг от друга.

Фазовое детектирование отраженных ФМ-сигналов цели осуществляется с помощью когерентного опорного напряжения "f_ПЧО", поступающего из передающего устройства 24 через формирователь 57 дискретных сдвигов (на 0^o, 45^o, 90^o, 135^o) в блок 56 фазовых детекторов суммарного канала. Это позволяет исключить в дальнейшем энергетические потери слабых отраженных сигналов из-за незнания начальной фазы принятого отраженного сигнала. Полосы пропускания фазовых детекторов переключаются по команде "Упр ФД", которая формируется на выходе блока 91 регистров команд управления при смене длительности дискрета фазовой манипуляции зондирующего сигнала.

Продетектированные смеси отраженных сигналов "ФД_0Σ", "ФД_45Σ", "ФД_90Σ", "ФД_135Σ", которые имеют вид двухполярных видеокодов, поступают в амплитудный квантователь 69 сигналов цели и далее в блок 71 цифровых фильтров сжатия. В квантователе, имеющем нулевой порог, видеокоды квантуются на два уровня, что позволяет преобразовать шумы в хаотическую последовательность "0" и "1", а сигналы - в определенную последовательность "0" и "1", соответствующих коду ФМ зондирующего сигнала.

Для устранения в сигнале искажений, вызванных движением БПЛА, и приводящих к временным смещениям квантованных импульсных последовательностей и к искажениям их знаков, квантованные сигналы, во-первых, инвертируются, в результате чего удваивается число выходов блока 56 фазовых детекторов (8 вместо 4-х). Во-вторых, перед подачей в блок 71 цифровых согласованных фильтров осуществляется коммутация квантованных сигналов импульсами "Т_Д", частота следования которых в восемь раз выше допплеровской частоты. Импульсы "Т_Д" поступают на управляющий вход блока 70 компенсации допплеровского сдвига частоты с выхода преобразователя 84 код-частота, в который из ЦВМ 4 СУД поступает сигнал "К_Д" кода допплеровской частоты, передаваемый по магистралям 3 и 31 информационного обмена и далее через адаптер 65 в информационную шину 61.

В блоке 71 цифровых согласованных фильтров производится поразрядное сравнение принятого сигнала с кодом фазовой манипуляции, который поступает на вход настройки блока 71 с выхода генератора 86 кодов, и суммирование в двухвходовом сумматоре. Далее амплитуды сжатой пачки сигналов записываются в буферное ОЗУ 72, из которого передаются в ОЗУ 73 устройства 59 первичной обработки во время реверсирования антенны, по завершении которого начинается программная обработка информации, состоящая из шести этапов. Два первых этапа обработки - внутриобзорная и межобзорная обработка - выполняются в устройстве 59 первичной обработки, а остальные четыре - вторичная обработка, селекция боковых лепестков источников помех и источников радиоизлучений и третичная обработка выполняются в ЦВМ 5 СОСН после завершения цикла обзоров.

В устройстве 59 первичной обработки амплитуды сжатых сигналов интегрируются на скользящем интервале, согласованном с длительностью пачки отраженных от цели импульсов, и сравниваются с порогом. Положение порога изменяется командой "Порог 1", выдаваемой при сближении с целью. При ее отсутствии автоматически устанавливается низкий порог. Сигналы, превысившие порог, автоматически подвергаются операциям обнаружения и измерения угловых координат, при этом границы зоны обнаружения задаются кодами, поступающими из ЦВМ 5, в частности "D_Н" "D_ШЗ". В ходе решения задачи дальности углы визирования целей пересчитываются к моменту начала обнаружения цели в текущем частном обзоре. Одновременно в пределах каждого частного обзора проводится корректировка положения зоны обзора, обеспечивающая ее неподвижность на облучаемой поверхности.

Данные об обнаруженных целях и ложных тревогах, полученные за один обзор, в виде кодов "N_Д" (дальность), "ψ_H" (начало пачки) и "ψ_K" (конец пачки) записываются в ОЗУ 76 и запоминаются. Съем и передача этих данных для вторичной обработки в ЦВМ 5 производится на границах зоны обзора (в крайних положениях антенны) после снятия команды "Прием".

При работе СОСН в режиме "Обзор" возможно воздействие различных активных помех. Уменьшение воздействия Sin и шумовых помех на приемное устройство и устранение подавления сигналов целей за счет перегрузки достигается с помощью БАРУ, обеспечивающей работу приемного устройства на линейных участках амплитудных характеристик. Расширение динамического диапазона усиления на 15 дБ, 20 дБ и 30 дБ осуществляется по командами "ДУ", поступающим на управляющий вход предварительного усилителя 45 промежуточной частоты. Выявление помех непрерывного действия достигается стробированием (отключением) БАРУ на время действия строба "СБ" в конце каждого периода повторения, а выявление имитирующих ответных помех (ОП) - путем отключения БАРУ стробом "СОП", который находится в начале зоны обнаружения.

По сигналам помех "ВСП", возникающим во время действия стробов "СБ" и "СОП", после их квантования в амплитудном квантователе 67 сигналов помех и передачи через буферное ОЗУ 72 в устройство 59 первичной обработки осуществляется измерение азимутальных положений источников помех по началу ψ_H" и концу "ψ_K" пачек сигналов. Далее информация о помехах передается в ЦВМ 5 аналогично информации о целях.

При работе сторонних РЛС их сигналы детектируются детекторной секцией 34 и усиливаются видеоусилителем 35 пассивного канала, с выхода которого сигналы "ВС ИР" поступают на обработку аналогично сигналам "ВСП".

Процессы дальнего обнаружении сигналов цели продолжаются в течение 16 циклов обзора. ЦВМ 5 производит идентификацию (подтверждение данных по целям), вторичную обработку и решает программным путем задачу целераспределения с использованием данных ЦВМ 4СУД. В числе критериев, используемых для отбора целей, используется суммарная интенсивность принятых от каждой цели сигналов, принадлежность источника сигналов к зоне целеуказания, отсутствие на малом расстоянии от обнаруженного источника другого источника, превосходящего по интенсивности и др.

На этапе селекции боковых лепестков из всех обнаруженных источников помех и источников радиоизлучений выделяются наиболее мощные из объектов каждого типа.

При идентификации целей для каждой из оставленных после вторичной обработки целей формируется специальный признак, характеризующий факт ее совпадения или несовпадения с каждым из обнаруженных источников радиоизлучений.

По результатам проделанных операций система переходит в режим "Захват".

В режиме "Захват" снимаются команды "Обзор" и "Вл-вп", прекращается сканирование антенны, и из ЦВМ 5 в устройство 59 первичной обработки выдаются новые значения кодов "D_Н", "D_ШЗ", а также команды "Нач. обн" и "Захват". В блок 60 управления положением антенны поступают новые значения кодов "ψ_M, ν_M", которыми задается определенное фиксированное положение антенны.

По команде "Вкл. Обн" в устройстве 59 первичной обработки повторяется цикл обнаружения с выдачей номера кванта дальности N_Д, в котором находится цель, и передачей всех данных в ЦВМ 5 по окончании цикла.

По получении этих данных СОСН переходит в режим "Сопровождение". ЦВМ 5 вырабатывает команду начала режима сопровождения цели "Сопр Ц", либо команды сопровождения источников шумовых помех "Сопр П", либо ответных помех "Сопр ОП".

В режиме "Сопровождение" снимается команда "Откл. РК" и начинает функционировать разностный канал приемного устройства. Коммутация разностных сигналов на один вход усилителя 41 высокой частоты осуществляется сигналом "Упр ПРК", поступающим на второй управляющий вход переключателя 39 разностных каналов. Обработка сигналов разностного канала осуществляется аналогично суммарному каналу.

В случае выдачи команды "Сопр Ц" дальномерное устройство устройства 59 первичной обработки переходит к автоматическому сопровождению цели по целеуказанию, содержащемуся в коде "D_H", который существовал перед выработкой команды "Сопр Ц". В процессе втягивания сигнала цели в строб сопровождения цели "ССЦ", программно вырабатываемый дальномерным устройством, производится увеличение добротности контура сопровождения по командам "ДО", поступающим на управляющий вход дискретного ослабителя 37. Дальномерное устройство начинает выдавать данные более точного сопровождения в виде кода "D", а строб "ССЦ" используется для стробирования интеграторов сигналов углового рассогласования с целью выработки сигналов углового рассогласования "ψ-ν" и для стробирования измерителя интенсивности сопровождаемого сигнала. По сигналу "ψ-ν" из ПЗУ 90 коэффициентов фазировки через преобразователь 89 код-временной выдаются сигналы "Кор Ф", поступающие на управляющий вход блока 44 фазовращателей и разветвителей сигнала гетеродина для корректировки фазовой неидентичности каналов. Одновременно осуществляется формирование управляющих сигналов для отработки медленных изменений положения цели относительно равносигнального направления антенны.

Переход на сопровождение источника помехи осуществляется по командам "Сопр П" или "Сопр ОП", при этом стробы дальности совмещаются со стробами "СБ" или "СОП" БАРУ, а в качестве сигналов углового рассогласования используются выходные сигналы векторного фазового детектора 53 помехи, которые после аналого-цифрового преобразования в АЦП 68 подаются на интеграторы углового рассогласования устройства 59 первичной обработки.

Пеленгация источников радиоизлучений осуществляется путем сканирования антенны и определения центра пачки импульсов.

Для увеличения эффективности целераспределения при реализации процедуры селекции целей организуется кратковременное сопровождение каждой из целей (подсопровождение), по результатам которого формируются исходные данные, необходимые для работы алгоритмов селекции. Все включенные в группу цели поочередно подсопровождаются в порядке возрастания их азимутов. Таким образом, минимизируется общее время подсопровождения.

Для подсопровождения очередной цели осуществляется разворот антенны СОСН в направлении ожидаемого ее нахождения, производится обнаружение цели при стабилизируемой в пространстве неподвижной антенне и измеряется интенсивность отраженного от цели сигнала. В случае, если интенсивность сигнала является достаточной, измеряется угол места подсопровождаемой цели.

Способ селекции истинных и ложных целей основан на использовании различий в отраженных от них сигналов. Улучшение результатов селекции достигается при реализации угломестной селекции ложных целей, когда из совокупности целей, предъявляемых на вход алгоритма целераспределения, исключаются цели, имеющие большие углы места, т.е. являющиеся ложными целями с большой высотой постановки. Для уменьшения влияния ошибок определения углов тангажа и крена БПЛА на результаты селекции использован математический аппарат регрессивного анализа, позволяющий уточнить положение линии горизонта БПЛА (первоначально определяемый по данным инерциального блока 7) по информации о зависимости углов места целей и их азимутов. После того как объект атаки (цель или источник помехи) выбран, выполняются операции, необходимые для перехода к его сопровождению. При каждом переходе к режиму сопровождения цели реализуется процедура втягивания в ее сопровождение так же, как и при решении задачи селекции целей. При включении передающего устройства 24 имеет место регулировка мощности передатчика и чувствительности приемного устройства 26 СОСН для повышения скрытности работы и линеаризации пеленгационной характеристики системы углового сопровождения атакуемой цели.

В случае срыва сопровождения первоначально выбранной цели решение задачи целераспределения блокируется и производится упрощенный выбор объекта для атаки. После выбора объекта атаки осуществляется переход к его сопровождению. При достижении фиксированной дальности до сопровождаемой цели производится уменьшение длительности зондирующего сигнала и повышение разрешающей способности СОСН по дальности. Использование "короткого" сигнала позволяет реализовать селекцию ложных уводящих целей путем анализа протяженности сопровождаемой цели и ее подсопровождения по переднему или заднему фронтам отраженного сигнала.

Алгоритм сопровождения цели обеспечивает специальную логику работы СОСН 2 при потере цели посредством временного размыкания контуров сопровождения цели и стабилизации антенны СОСН на последнем запомненном направлении с организацией перемещения стробов дальномера по счислению. Если сигнал от цели в течение фиксированного интервала времени не восстанавливается, то продолжается сопровождение цели, иначе проверяется наличие помехи (непрерывной или ответной), и, если помеха есть, организуется переход к сопровождению источника помехи. При отсутствии помехи происходит переход к режиму селекции для повторного выбора цели. В случае выбора в качестве объекта атаки источника помехи СОСН обеспечивает разворот антенны СОСН в направлении источника помехи, захват на сопровождение, контроль за ходом сопровождения с организацией сопровождения источника помехи по памяти и разветвленной логикой поведения СОСН при потере помехи. Алгоритм обеспечивает выработку сигналов, необходимых для сопровождения целей в направлении сопровождаемого источника помехи.

Данные о количестве обнаруженных целей и дальностях до них записываются в ЦВМ 5. По этой информации в любой момент времени как при потере источника помехи, так и при продолжении его сопровождения может быть принято решение о прекращении сопровождения источника помехи с переходом к сопровождению одной из целей. В процессе сопровождения источника помехи так же, как и при сопровождении цели, с помощью программных средств выполняются операции стабилизации антенны СОСН, учета допплеровского смещения частоты, корректировки кода начала зоны обнаружения и т.д. По-прежнему в ЦВМ 5 СОСН формируется признак, характеризующий фазу решения задачи сопровождения для учета сложившейся ситуации в алгоритмах управления движением БПЛА.

Логика и алгоритмы работы комплекса в режиме "Выработка управляющих сигналов самонаведения" распределяются между СОСН 2 и СУД 1.

Реализация алгоритмов на участке самонаведения ("СГП" - самонаведение в горизонтальной плоскости, "СВП" - самонаведение в вертикальной плоскости) требует постоянного обмена командами и условиями, вырабатываемыми ЦВМ 5 СОСН и ЦВМ 4 СУД. Эта тесная связь контуров самонаведения, вырабатываемых ЦВМ 5 СОСН, с контурами угловой стабилизации и другими алгоритмами ЦВМ 4 СУД заключается, во-первых, в требованиях к фазовым частотным характеристикам замкнутых контуров угловой стабилизации. Эти требования обеспечиваются уменьшением в моменты "СВП" и "СГП" передаточных чисел по сигналам датчиков угловых скоростей тангажа и курса. Во-вторых, для реализации алгоритмов "СВП" и "СГП" необходимо оперативное обновление информации инерциального блока 7 и комбинированного канала измерения высоты, а также вычисляемых в ЦВМ 4 СУД расчетных значений углов атаки, скольжения, балансировочного угла атаки, коэффициента массы, передаточного коэффициента по углу тангажа.

Структурная схема фиг. 4 иллюстрирует необходимый обмен информацией между ЦВМ 5 СОСН и ЦВМ 4 СУД.

На фиг. 4 обозначены:
V, D, Z, Hk, Hk' - скорость, дальность, боковое отклонение, высота полета и ее производная;
ψ_A, ψ_S, ν_S, Dрц - угол отклонения антенны по азимуту, сигналы интеграторов СУД по азимуту и углу места, измеренная дальность "БПЛА-цель";
ПВЦ, PS - признаки выбора и сопровождения цели;
СГП, СВП, СС, РВС, СВП₁, Вcн - траекторные условия самонаведения (СС - срыв сопровождения, РВС - разворот в вертикальной плоскости на самонаведении, CBП₁ - условие подключения алгоритма "осреднения" перед началом СВП, Вcн - признак режима "самонаведения с больших высот");
α_P, α_бал, β_P, k_m - расчетные значения текущего и балансировочного угла атаки, текущего угла скольжения и коэффициента массы;
В_i, Н_B, t_Э - признак и характеристики траектории;
ПВ, БВ, Э, ИВС, MB - траекторные условия на участке программного управления (ПВ - подключение программы высоты на снижении, БВ - признак "большой высоты" на "подскоке", Э - начало экспоненциальной программы перехода на "малую высоту", MB - признак выхода на малую высоту);
а_k - признак работы радиовысотомера;
N_СГП - целочисленная переменная, зависящая от количества циклов возобновления СГП (при срывах сопровождения цели).

Цифровые управляющие сигналы i-х рулей (i = 4) формируются следующим образом:
σ₁ = σ^огр_н-σ^огр_э;
σ₂ = σ^огр_в;
σ₃ = σ^огр_н+σ^огр_э
σ₄ = σ^огр_в
σ^огр_н, σ^огр_э, σ^огр_в - ограниченные по величине цифровые управляющие сигналы в каналах курса, крена и тангажа соответственно.

При этом цифровые сигналы в каналах курса (σ_н), крена (σ_э) и тангажа (σ_в) определяются следующим образом:



Здесь ψ - угол рыскания (курса),
ϑ - угол тангажа,
γ - угол крена,
ω_x, ω_y, ω_z - проекции угловой скорости на связанные оси ракеты,
F(σz) - сигнал управления боковым отклонением, F(h) - сигнал контура управления высотой,
F(σ_sh) - сигнал интеграла высоты,
δ_пр - программный сигнал,
σ_sγ - сигнал интеграла крена,
- коэффициенты управления и стабилизации,
σ_nz - сигнал управления поперечной перегрузкой,
σ_ny - сигнал управления нормальной перегрузкой, включающий в себя дополнительный управляющий сигнал самонаведения σ_ny1,
σ_νc - дополнительный управляющий сигнал самонаведения,
ϑ₁ - программа тангажа,
ψ₁ - программа курса.

Сигналы ϑ₁, ψ₁, σ_νc, σ_ny1 формируются по различным алгоритмам на участках программного управления и при самонаведении. В процессе самонаведения эти сигналы являются управляющими сигналами самонаведения.

Управляющие сигналы СГП - ψ₁ и СВП - ϑ₁ являются результатами интегрирования (с ограничением по скоростям изменения) переменных σ_ψ1 и σ_ϑ1.

Самонаведение в горизонтальной плоскости подразделяется на два последовательных этапа:
этап отработки начального рассогласования, на котором осуществляется разворот продольной оси БПЛА на цель в горизонтальной плоскости с максимально допустимой угловой скоростью. На этом этапе величина σ_ψ1 пропорциональна углу отклонения антенны по азимуту (ψ_A);
этап отработки малых возмущений, начинающийся по окончании разворота на цель. На этом этапе осуществляется управление, основанное на принципе пропорциональной навигации и реализуемое законом управления с дополнительной обратной связью по расчетному углу скольжения β_p.

Управляющая переменная σ_ψ1 имеет вид

где - коэффициенты управления,
ψ_упр, β_рупр, ψ_s1упр - значения параметров ψ, β_p, ψ_s1 на момент начала самонаведения с упреждением,
ψ_s1 - переменная, зависящая от сигнала интегратора СОСН ψ_s (при сопровождении цели принимается ψ_s1 = ψ_s, в противном случае производится экстраполяция полезной составляющей сигнала ψ_s).

Самонаведение в вертикальной плоскости может осуществляться в нескольких режимах: самонаведение с малых высот, с больших высот и самонаведение на источник помехи.

Основным является режим самонаведения на цель с малых высот при использовании радиовысотомера 6. В этом режиме переменная σ_ϑ1 имеет вид

где K_ϑ7, K_Jϑ - коэффициенты управления,
K_ϑ - коэффициент стабилизации по тангажу,
α_БАЛ - балансировочный угол атаки,
Θ_ЦР - расчетное значение угла места цели (вычисляемое по информации о текущей высоте полета и дальности до цели),
α_СВП, Θ_ЦРСВП - значения параметров α_БАЛ и Θ_ЦР на момент начала СВП.

Для обеспечения точности в широком диапазоне условий стрельбы используются самонаведение с упреждением, и в алгоритмах управления вводятся составляющие, компенсирующие изменения балансировочного угла атаки в зависимости от изменения скорости полета БПЛА.

Предусматривается использование дополнительно подключаемой при подлете к цели составляющей сигнала, обеспечивающей смещение точки попадания на заданную величину, и корректирующего сигнала, препятствующего приводнению (σ_Б1, σ_ПРИН).

Управляющие сигналы σ_νc и σ_ny1 вводятся для улучшения устойчивости процессов самонаведения и уменьшения возмущений, связанных с перестройкой алгоритмов управления при срывах сопровождения и повторных режимах.

Таким образом, предлагаемый комплекс, использующий систему обнаружения и самонаведения с импульсным фазоманипулированным зондирующим сигналом и распределенную структуру вычислительных средств, обладает широкими возможностями перестройки параметров системы обнаружения и самонаведения для адаптации к складывающейся помеховой обстановке и обеспечивает высокоточное наведение БПЛА на цель в условиях активного радиоэлектронного противодействия.

Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемый комплекс может быть изготовлен в соответствии с предлагаемым описанием и чертежами на основе известных комплектующих изделий при использовании современного технологического оборудования и использован по прямому назначению для управления беспилотными летательными аппаратами.

Формула изобретения

Комплекс бортовых систем управления беспилотным летательным аппаратом (БПЛА), содержащий систему управления движением (СУД), включающую рулевые агрегаты и инерциальный блок, связанный с центральной электронно-вычислительной машиной (ЦВМ) СУД, и систему обнаружения и самонаведения (СОСН), в состав которой входят антенна, кинематически связанная с блоком приводов антенны и соединенная с выходом передающего устройства, на котором формируется импульсный фазоманипулированный зондирующий сигнал, и входом приемного устройства, гетеродинный вход которого соединен с выходом сигнала гетеродинной частоты передающего устройства, а также устройство обработки сигналов и управления, включающее блок сжатия сигналов, соединенный с устройством первичной обработки, и синхронизатор, отличающийся тем, что в СОСН дополнительно введена ЦВМ СОСН, соединенная посредством первой магистрали информационного обмена с ЦВМ СУД и посредством второй магистрали информационного обмена с устройством обработки сигналов и управления, СУД дополнительно содержит радиовысотомер, датчик угловых скоростей и устройство преобразования информации, подключенные к первой магистрали информационного обмена, а также усилительно-преобразовательное устройство рулевых приводов, выходы которого по сигналам закладки рулей соединены с входами соответствующих рулевых агрегатов, входы по сигналам проекций угловой скорости разворота БПЛА соединены с аналоговыми выходами датчика угловых скоростей, а входы по сигналам управления рулями соединены с соответствующими выходами устройства преобразования информации, к соответствующим выходам которого по сигналам разовых команд подключены вход включения радиовысотомера, вход включения СОСН и вход включения передающего устройства, которое содержит последовательно соединенные возбудитель и усилитель мощности с управляемым импульсным модулятором и регулятором мощности, причем возбудитель выполнен в виде генератора когерентных частот, построенного по схеме усилительно-умножительной цепочки, начальным функциональным звеном которой является управляемый многочастотный генератор возбудителя, а конечным - фазовый манипулятор, приемное устройство содержит пассивный радиоканал, в котором производится детектирование источников радиоизлучений, а также активные суммарный и разностный каналы, в которых преобразование на промежуточную частоту производится с корректировкой фазовой неидентичности каналов в блоке фазовращателей и разветвителя сигнала гетеродина, а после предварительного усиления на промежуточной частоте производится основное усиление с нормировкой сигналов цели и помех посредством блока быстродействующей автоматической регулировки усиления (БАРУ) и усилителей-ограничителей, к соответствующим выходам которых подключены векторный фазовый детектор помехи и фазовый детектор цели, на выходах которого формируются сдвинутые по опорному напряжению видеокоды суммарного и разностного сигналов, кроме этого, на соответствующих выходах усилителя-ограничителя суммарного канала детектируются видеосигналы помех, устройство обработки сигналов и управления дополнительно содержит блок квантования сигналов, блок управления положением антенны, входы которого по сигналам текущего углового положения антенны и выходы по сигналам управления приводами антенны соединены с блоком приводов антенны, а также подключенные к информационной шине управляющую электронно-вычислительную машину (ЭВМ), долговременное запоминающее устройство, адаптер последовательных каналов, соединенный со второй магистралью информационного обмена, и формирователь команд управления блоками сверхвысокой и промежуточной частоты, выходы которого по сигналам перестройки несущей частоты, регулировки мощности и отключения усилителя мощности соединены с соответствующими управляющими входами передающего устройства, а выходы по сигналам корректировки фазовой неидентичности каналов, отключения разностного канала, переключения динамического диапазона усиления и переключения полосы пропускания фазового детектора цели соединены с соответствующими управляющими входами приемного устройства, при этом блок квантования сигналов содержит амплитудный квантователь сигналов помех, входы которого соединены с выходами видеосигналов источников радиоизлучений и помех приемного устройства, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом векторного фазового детектора помехи, и амплитудный квантователь сигналов цели, входы которого подключены к выходам фазового детектора цели, а выходы соединены через блок компенсации допплеровского сдвига частоты с информационными входами блока цифровых согласованных фильтров, входящего в состав блока сжатия сигналов вместе с буферным оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) блока сжатия сигналов, к соответствующим входам которого подключены выходы блока цифровых согласованных фильтров, аналого-цифрового преобразователя и амплитудного квантователя сигналов помехи, устройство первичной обработки выполнено в виде ЭВМ, которая содержит подключенные к системной шине процессор, ОЗУ, постоянное запоминающее устройство программ, буферное ОЗУ, соединенное с выходом буферного OЗУ блока сжатия сигналов, адаптер цифрового ввода-вывода с гальванической развязкой, устройство сопряжения, соединенное с информационной шиной, и приемопередатчик последовательного интерфейса, соединенный с кодовым выходом блока управления положением антенны, вход которого по сигналам начальной установки и управления антенной подключен к соответствующему выходу адаптера цифрового ввода-вывода с гальванической развязкой, выход которого по сигналу управления синхронизатором подключен к управляющему входу синхронизатора, который соединен с информационной шиной, при этом выход синхронизатора по сигналу управления импульсным модулятором соединен с управляющим входом последнего, выход по сигналу кода фазовой манипуляции подключен к входу настройки блока цифровых согласованных фильтров и кодовому входу фазового манипулятора, выход по сигналам управления нормировкой сигналов цели и помех подключен к соответствующему управляющему входу усилителя промежуточной частоты, а выход по сигналу компенсации допплеровского сдвига частоты подключен к управляющему входу блока компенсации допплеровского сдвига частоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4