Способ проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика
Владельцы патента RU 2561510:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)
Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" (RU)
Изобретение относится к области активной радиолокации и может быть использовано при проведении проверки, самодиагностики бортовых радиолокационных систем опознавания объектов. Достигаемый технический результат - обеспечение проверки функционирования запросчика с помощью собственного ответчика, а ответчика с помощью собственного запросчика, без использования дополнительного оборудования или с минимальным его количеством. Результат достигается тем, что способ проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика включает формирование и излучение запросчиком запросного сигнала, прием и переизлучение внешним объектом с некоторой задержкой, имитирующей распространение запросного сигнала в пространстве, запросного сигнала в направлении ответчика, прием ответчиком переизлученного задержанного запросного сигнала, его обработку, формирование и излучение ответчиком ответного сигнала, прием и переизлучение внешним объектом задержанного ответного сигнала в направлении запросчика, прием задержанного ответного сигнала запросчиком, обработку принятого задержанного ответного сигнала запросчиком. Причем при приеме и переизлучении запросных и ответных сигналов в качестве внешнего объекта используют элементы земной поверхности или пассивную антенну, расположенные на небольшом удалении от запросчика-ответчика. При этом имитацию распространения сигналов в пространстве обеспечивают посредством искусственно введенной задержки запуска излучения запросчика и ответчика, формируемой в едином вычислительном устройстве запросчика-ответчика.1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к активной радиолокации и может быть использовано при проведении проверки, самодиагностики бортовых радиолокационных систем опознавания объектов.
Для проверки исправности запросчика-ответчика на протяжении всего жизненного цикла обычно используется встроенная система контроля, которая позволяет выявлять неисправности устройств и алгоритмов работы. Достоверность контроля зависит от глубины охвата контролем запросчика и ответчика, включая антенно-фидерную систему, и во многом определяется возможностью проведения проверок в условиях, максимально приближенным к реальным, то есть при работе по эфиру.
Из уровня техники известен способ проверки запросчика-ответчика с использованием специализированной аппаратуры контроля (TSB 2525 MKXA/Secure IFF Combined Interrogator/Transponder. Technical Description. THALES Communications France. 28 February 2007), например, IFR6000, IFF-701 Ti. Способ проверки ответчика с использованием прибора IFR6000 заключается в следующем: прибор IFR6000 имитирует работу запросчика, то есть формирует запросные сигналы с заданными параметрами (расстановка импульсов внутри сигнала, длительность импульсов, положение импульсов). Сформированный таким образом проверочный запросный сигнал подается на вход проверяемого ответчика либо через СВЧ-кабель, либо по эфиру (в последнем случае для передачи сигнала в эфир прибор IFR6000 использует собственную антенну). После приема и обработки запросного сигнала ответчик излучает ответный сигнал. Принятый ответный сигнал анализируется прибором IFR6000, и по результатам анализа принимается решение о правильности функционирования ответчика.
К недостаткам указанного способа контроля можно отнести необходимость присутствия оператора и использования дополнительного оборудования, длительность времени для проведения анализа результатов проверки, отсутствие возможности проверки алгоритмов опознавания при проверке запросчика. Кроме того, в настоящее время отсутствуют автоматизированные средства проверки отечественной системы Госопознавания (ГО), аналогичные по своему функциональному назначению аппаратуре типа IFR6000, IFF-701 Ti.
Известен способ проверки запросчика и ответчика, находящихся в непосредственной близости друг от друга, с использованием дополнительного тестового оборудования (патент на изобретение US №4802216 A, опубликовано 31.01.1989 г., МПК: G01S 13/00; G01S 13/76; G01S 7/40), который является наиболее близким к заявляемому способу. Способ проверки заключается в следующем. Запросчик формирует запросный сигнал и излучает его в эфир. Запросный сигнал принимается проверочной аппаратурой и переизлучается с задержкой (имитирующей дальность между запросчиком и ответчиком) на вход ответчика. Ответчик принимает запросный сигнал, обрабатывает его и формирует ответный сигнал, который, пройдя через проверочную аппаратуру, с задержкой, излучается на вход запросчика.
К недостаткам указанного способа можно отнести необходимость применения дополнительного дорогостоящего оборудования, увеличенное время проверки, необходимость вмешательства оператора для обслуживания оборудования.
Технический результат предлагаемого способа проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика заключается в обеспечении возможности проверки запросчика с помощью собственного ответчика, а ответчика с помощью собственного запросчика, без дополнительного сложного оборудования или с минимальным его количеством, а также в уменьшении времени проверки и исключении или сведении к минимуму участия обслуживающего персонала в проведении проверок.
Технический результат достигается тем, что способ проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика включает формирование и излучение запросчиком запросного сигнала, прием и переизлучение внешним объектом с некоторой задержкой, имитирующей распространение запросного сигнала в пространстве, запросного сигнала в направлении ответчика, прием ответчиком переизлученного задержанного запросного сигнала, его обработку, формирование и излучение ответчиком ответного сигнала, прием и переизлучение внешним объектом задержанного ответного сигнала в направлении запросчика, прием задержанного ответного сигнала запросчиком, обработку принятого задержанного ответного сигнала запросчиком. При этом он отличается от прототипа тем, что при приеме и переизлучении запросных и ответных сигналов в качестве внешнего объекта используют элементы земной поверхности или пассивную антенну, расположенные на небольшом удалении от запросчика-ответчика. При этом имитацию распространения сигналов в пространстве обеспечивают посредством искусственно введенной задержки запуска излучения запросчика и ответчика, формируемой в едином вычислительном устройстве запросчика-ответчика.
Прием ответчиком и переизлучение задержанного ответного сигнала в направлении запросчика также может осуществляться путем ослабления излучаемого запросного и ответного сигнала до уровня, соответствующего динамическому диапазону ответчика и запросчика. При этом ослабление излучаемого запросного и ответного сигнала обеспечивают соединением входа - выхода запросчика с входом - выходом ответчика посредством кабеля с аттенюатором.
В настоящее время все гражданские воздушные суда в соответствии с требованиями ИКАО оборудуются ответчиками. В отличие от гражданских воздушных судов самолеты военного назначения имеют на борту также и запросчики для определения объектов по принципу свой-чужой. Работа запросчика осуществляется по сложным алгоритмам (процедурам опознавания), позволяющим выявить не только принадлежность самолета, но и другие дополнительные сведения (высота, остаток топлива, бортовой номер, порядковый номер в группе).
Проверка функционирования запросчика с помощью собственного ответчика, и наоборот, - ответчика с помощью собственного запросчика, возможна при использовании интегрированной аппаратуры опознавания с единым вычислительным устройством, управляющим режимами работы составных частей аппаратуры по определенному алгоритму проверки.
Сущность изобретения поясняется Фиг. 1-3.
В зависимости от условий и места расположения объекта с размещенной аппаратурой для проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика могут быть использованы различные варианты реализации способа: с использованием паразитных сигналов, с использованием пассивной антенны (уголкового отражателя), с использованием кабеля и аттенюатора для соединения входов-выходов запросчика и ответчика.
На Фиг. 1 представлена структурная схема для осуществления способа проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика с использованием паразитных сигналов, например, переотраженных от земной поверхности, где:
1 - интегрированный запросчик-ответчик;
2 - единое вычислительное устройство;
3 - запросчик;
4 - ответчик;
5 - борт подвижного объекта;
6 - элементы земной поверхности.
Проверка функционирования интегрированного запросчика-ответчика 1 осуществляется следующим образом. Единое вычислительное устройство 2 формирует запросный сигнал, но запуск передатчика-ответчика осуществляется с задержкой, для имитации дальности до запрашиваемого объекта. Таким образом, к моменту излучения запросного сигнала единое вычислительное устройство 2 готово к обработке принимаемых ответных сигналов. Далее задержанный запросный сигнал излучается в эфир через антенную систему запросчика 3, переотражается от каких-либо элементов земной поверхности 5 и поступает на вход ответчика 4. В ответчике 4 запросный сигнал проходит обработку и анализ, по результатам которого принимается решение о формировании ответного сигнала. Сформированный ответный сигнал также излучается с задержкой, и после переотражения поступает на вход запросчика 3, где проходит обработку и анализ в едином вычислительном устройстве 2. По результатам анализа принимается решение о правильности функционирования всего интегрированного запросчика-ответчика в целом.
В этом проверочном режиме излучение запросных сигналов может производиться без импульса подавления боковых лепестков, что позволяет принимать собственные запросные сигналы, или с импульсом подавления боковых лепестков, когда необходимо проверить правильность функционирования алгоритма подавления боковых лепестков.
Предлагаемый вариант способа проверки интегрированного запросчика-ответчика 1 позволяет осуществлять контроль работы запросчика 3 и ответчика 4 по эфиру с использованием паразитных сигналов, например сигналов, переотраженных от элементов земной поверхности 5. При этом проверяется работа не только запросчика 3 и ответчика 4, но также и бортовой кабельной сети с приемо-передающими антеннами. Проверка производится без демонтажа оборудования с борта подвижного объекта 6 (например, самолета). Управление проверкой осуществляется единым вычислительным устройством 2. Данный способ проверки исключает необходимость использования дополнительного оборудования, а также вмешательства оператора для его установки и обслуживания. В связи с отсутствием необходимости установки и демонтажа дополнительного проверочного оборудования сокращается время проверки, что особенно важно для военных самолетов в боевой обстановке.
На Фиг. 2 представлена структурная схема для осуществления способа проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика с использованием пассивной антенны, где:
1 - интегрированный запросчик-ответчик;
2 - единое вычислительное устройство;
3 - запросчик;
4 - ответчик;
5 - борт подвижного объекта;
7 - пассивная антенна.
Интегрированный запросчик-ответчик 1 при проведении проверок посредством единого вычислительного устройства 2 синхронизирует работу составных частей - запросчика 3 и ответчика 4. На небольшом расстоянии от подвижного объекта 5 (например, самолета) установлена пассивная антенна 7, которая переотражает запросный сигнал, излучаемый антенной запросчика 3, на антенну ответчика 4. В качестве пассивной антенны 7 может быть использован уголковый отражатель или рупорная антенна с нагрузкой.
Способ проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика 1 по данному варианту аналогичен предыдущему варианту, за исключением того, что переотражение запросных и ответных сигналов производится не от земной поверхности, а от пассивной антенны (уголкового отражателя) 7. При этом вмешательство оператора минимально - только для установки отражателя и его демонтажа после завершения проверок. При проверке используется минимальное количество дополнительного оборудования (отражатель), работа производится без демонтажа или расстыковки аппаратуры на борту подвижного объекта.
На Фиг. 3 представлена структурная схема для осуществления способа проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика с использованием кабеля СВЧ 8 с аттенюаторм 9, установленными между запросчиком 3 и ответчиком 4, где:
1 - интегрированный запросчик-ответчик;
2 - единое вычислительное устройство;
3 - запросчик;
4 - ответчик;
8 - кабель;
9 - аттенюатор.
При этом выход запросчика 3 соединяют с входом ответчика 4 посредством коаксиальных СВЧ-кабелей 8 через аттенюатор 9. Использование аттенюатора 9 позволяет обеспечивать ослабление излучаемого запросного сигнала до уровня, соответствующего динамическому диапазону запросчика 3 и ответчика 4.
Проверка функционирования интегрированного запросчика-ответчика может производится как на борту самолета, так и на демонтированном оборудовании при проведении регламентных работ или перед установкой оборудования на подвижный объект.
Способ проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика 1 осуществляется следующим образом. Задержанный запросный сигнал с выхода запросчика 3 через коаксиальный кабель 8 с аттенюатором 9 поступает на вход ответчика 4. В ответчике 4 запросный сигнал проходит обработку и анализ, по результатам которого принимается решение о формировании ответного сигнала. Задержанный ответный сигнал, излученный ответчиком 4, через коаксиальный кабель 8 с аттенюатором 9 поступает на вход запросчика 3, где проходит обработку и анализ.
Предлагаемый вариант способа позволяет осуществлять контроль работы ответчика 4 и запросчика 3 без излучения по эфиру, что удобно, например, при проведении проверки внутри ангара, с использованием минимального количества дополнительного оборудования, а также возможность измерения динамического диапазона и чувствительности с помощью перестраиваемого аттенюатора 9.
Положительный результат при проведении проверок вышеуказанными способами достигается за счет того, что единое вычислительное устройство 2 запросчика-ответчика 1 содержит библиотеку тестовых сигналов, используемых для проверки селекции принятых импульсных сигналов, по их отклонению от номинальной длительности или от номинального положения. Такая проверка проводится как для запросчика 3, так и для ответчика 4, обеспечивая сквозную проверку всех узлов и алгоритмов работы изделия. Изменяя коды, можно проверить работу комплекса в режиме чередования запросов по заданному алгоритму, обеспечивающему необходимую достоверность опознавания объектов.
Запросные и ответные сигналы формируются с задержкой, имитирующей распространение запросного сигнала и ответа на него в пространстве, т.е. имитируется дальность между запрашивающим и отвечающим объектами. Величина задержки определяется по формуле
tз=L/c,
где L - имитируемая дальность, км;
с - скорость света, км/с.
В режимах работы, использующих криптографические коды, наличие такой искусственно введенной задержки позволяет использовать один и тот же криптовычислитель в режиме запроса и ответа, так как к моменту приема запросного сигнала формирование кодов запроса уже завершено, и криптовычислитель готов к дешифрации поступающего кодированного запроса.
В составе излучаемого запросного сигнала предусмотрена возможность отключения импульса подавления боковых лепестков, что позволяет ответчику принять запрос и сформировать на него ответ. При наличии импульса подавления боковых лепестков и/или отклонении его параметров (длительности, положения) в допустимых пределах - ответы должны отсутствовать. Таким образом, присутствует возможность полной проверки алгоритма защиты от ложных целей, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности.
Предлагаемый способ проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика позволяет обеспечить возможность проверки запросчика с помощью собственного ответчика, а ответчика с помощью собственного запросчика, без дополнительного сложного оборудования или с минимальным его количеством, а также уменьшить время проверки и исключить или свести к минимуму участие обслуживающего персонала в проведении проверок. Все это достигается за счет того, что вместо сигналов, переизлучаемых дополнительным проверочным оборудованием, используются паразитные сигналы, например сигналы, переотраженные от земной поверхности, или сигналы, отраженные от внешнего отражателя, установленного на небольшом расстоянии от антенн проверяемого оборудования (от самолета). При этом задержку запросных и ответных сигналов, имитирующую распространение их в пространстве, обеспечивает единое вычислительное устройство запросчика-ответчика, посредством искусственно введенной задержки запуска излучения запросчика (ответчика).
1. Способ проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика, включающий формирование и излучение запросчиком запросного сигнала, прием и переизлучение внешним объектом с некоторой задержкой, имитирующей распространение запросного сигнала в пространстве, запросного сигнала в направлении ответчика, прием ответчиком переизлученного задержанного запросного сигнала, его обработку, формирование и излучение ответчиком ответного сигнала, прием и переизлучение внешним объектом задержанного ответного сигнала в направлении запросчика, прием задержанного ответного сигнала запросчиком, обработку принятого задержанного ответного сигнала запросчиком, отличающийся тем, что при приеме и переизлучении запросных и ответных сигналов в качестве внешнего объекта используют элементы земной поверхности или пассивную антенну, расположенную на небольшом удалении от запросчика-ответчика, при этом имитацию распространения сигналов в пространстве обеспечивают посредством искусственно введенной задержки запуска излучения запросчика и ответчика, формируемой в едином вычислительном устройстве запросчика-ответчика.
2. Способ проверки функционирования интегрированного запросчика-ответчика по п. 1, отличающийся тем, что прием ответчиком запросного сигнала и переизлучение задержанного ответного сигнала в направлении запросчика осуществляют путем ослабления излучаемого запросного и ответного сигналов до уровня, соответствующего динамическому диапазону ответчика и запросчика, обеспечиваемого посредством кабеля с аттенюатором, соединяющего вход-выход запросчика с входом-выходом ответчика.
