Лекция Индикатры кругового обзора

Индикаторы кругового обзора судовых навигационных РЛС (САПР) с цифровой обработкой данных

Лекция по дисциплине РНП

Составитель – проф. каф. ТСС Владимиров В.В.

1.Общие сведения и типы ИКО.

В простейшем случае (исторически первичным) назначением индикатора кругового обзора (ИКО) РЛС является отображение на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) радиолокационной навигационной обстановки и измерение координат надводных объектов. В соответствии с действующими в настоящее время требованиями ИМО ИКО должны совмещать в себе и функции систем, или средств автоматической радиолокационной прокладки (САПР). Основной функцией САРП является решение задач безопасного расхождения судов.

Используемые в настоящее время ИКО принципиально разделяются на два типа:

-ИКО первого поколения, построенные на ЭЛТ с радиально-круговой разверткой;

-ИКО второго поколения, построенные на ЭЛТ с растровой, или телевизионной разверткой.

Особенностью ИКО первого поколения является то, что в их схемах используется главным образом электромеханическая элементная база, счетно-решающие узлы и блоки – аналогового типа, а применение цифровой техники весьма ограниченно. Развертка экрана ЭЛТ осуществляется в аналоговой форме в полярной системе координат , где - дистанция, а - пеленг или курсовой угол цепи. Такое решение весьма затрудняет формирование и отображение на ЭЛТ буквенно-цифровой и символьной информации, а отображение электронных карт не возможно принципиально.

ИКО второго поколения представляют собой ряд цифровых процессов, объединенных общей шиной. ЭЛТ является монитором, подключенным к графическому контроллеру или к общей шине. Развертка экрана ЭЛТ осуществляется в дискретной форме в прямоугольных координатах X, Y, где Х – номер строки экрана, а Y – номер дискреты ( точки ) по строке. Цифровая обработка информации обеспечивает неограниченные функциональные возможности, в том числе решение задач САПР и отображение электронных карт. Вся индицируемая информация, включая символьную и графическую представляется в цифровой форме. Практически все функции установки, настройки и управления РЛС (САПР) осуществляются через систему меню.

2.ИКО с цифровой обработкой данных.

Структура и состав устройств и блоков САРП с цифровой обработкой данных приведены на рис. 2.1. Как наиболее показательная с точки зрения восприятия, архитектуры и функций ИКО выбрана модель Data Bridge-2000 (DB-2000). Причем, непосредственно к ИКО относятся лишь блоки 1-12, выделенные пунктиром в верхней части схемы - Computer System (ИКО). Нижняя часть схемы представляет собой сервисные и периферийные по отношению к ИКО устройства и блоки – I/О System:

– 13 – каналы ввода/вывода данных;

– 14 – общие навигационные приборы, включая приемоиндикатор GPS;

– 15 – авторулевой;

– 16 – печатающее устройство;

– 17 – прокладчик;

– 18 – общий аналого-цифровой канал ввода/вывода данных;

– 19 – лаг;

– 20 – гирокомпасы;

– 21 – РЛС.

По составу аппаратуры и решаемых задач рассматриваемая схема представляет собой навигационный автоматизированный комплекс (НАК) с той разницей, что последние модели современных НАК содержат стойку ECDIS (электронную картографическую навигационно-информационную систему) и транспондер АИС.

Рассмотрим непосредственно назначение и функции блоков ИКО 1-12 и их взаимодействие.

1. РАДАР ЭКСТРАКТОР REX является модулем распознавания и выделения целей. Входной сигнал (видеосигнал) от приемника квантуется по времени, то есть преобразуется из непрерывной (аналоговой) формы в дискретную (точечную) с шагом по времени (рис. 2.2). Шаг квантования выбирается таким образом, чтобы разрешающая способность по дистанции

была порядка 3 м. Соответственно, количество точек по лучу шкалы дальности равно . Обычно количество точек (длина луча) задается как 2ⁿ. Например, для САРП DB-2000 n=16 (2ⁿ=65024 точки).

Рис.2.2 Сущность квантования видеосигнала

Видеосигналы от 2^х (3^х) смежных обзоров для каждой посылки (пеленга) записываются в два (три) 2ⁿ разрядных регистра RG. По результатам поразрядной корреляционной обработки сигналов от смежных посылок (рис. 2.3) принимается решение о наличии или отсутствии сигнала: 11 - сигнал есть, 10, 01, или 00 - сигнала нет.

RG1	1	1	1	1	0	0	0	1	0	…	1	…	1	0	0	0	1	1	1	1
RG2	1	1	1	1	1	1	0	0	1	…	1	…	0	1	0	0	1	1	1	1
	1				2						3		4				5

Рис. 2.3. Логика выработки сигнала наличия цели

На интервалах 1, 3, 5 в одноименных разрядах регистров RG1 и RG 2 записаны единицы и выдается команда «сигнал есть». В одноименных разрядах регистров на интервалах 2 и 4 поразрядная информация различается или нулевая, чему соответствует команда «сигнала нет». Команда «сигнал есть» или «сигнала нет» передается в сканирующий конверт ИКО RSС 2. Таким образом осуществляется подавление несинхронных помех.

2. В РАДАР СКАН КОНВЕРТОРЕ RSC выделенный экстрактором REX-1 видеосигнал преобразуется в m = 4-5 – разрядный двоичный код (квантуется по уровню) и записывается в оперативную память (ОЗУ) контроллера дисплея GDS8. Амплитуда сигнала

определяет интенсивность отметки цели. Исходными адресами получаемых видеосигналов целей является пеленг (курсовой угол) и дистанция , представленная как .

Запись квантованных сигналов в ОЗУ контролера дисплея GDS8 производится в прямоугольных координатах дисплея (монитора)

, (1)

где , - координаты центра развертки (рис. 2.4).

Преобразование координат (1) осуществляется контролером дисплея.

Рис. 2.4. ОЗУ видеокадра.

3. РАДАР ТРЕК ПРОЦЕССОР RTS осуществляет отслеживание и запоминание траекторий движения видеосигналов цепей. На основании траекторных измерений вырабатываются текущие дистанции и пеленги целей.

4. ГЛАВНЫЙ ПРОЦЕССОР ОРС является диспетчером компьютерной системы. Хранит базу данных и обеспечивает управление всеми процессорами системы и обменом данных между ними, а также управляет обменом данных между ИКО и принтером, прокладчиком, плотером, авторулевым, приемоиндикатором GPS и др.

5. ПРОЦЕССОР ИКО RDD осуществляет функции цветовой классификации (распределения) изображений на мониторе ИКО. Как правило, цветовое распределение осуществляется по функциональному назначению: цели, электронно-картографическая информация, символы и графика ( векторы, НКД, ПКД, ОК, визир ) и др.

6. НАВИГАЦИОННЫЙ ПРОЦЕССОР процессор NAV сопрягает все навигационные средства судовождения (приемоиндикатор GPS, гирокомпасы, РЛС, лаг, РНС) с ИКО и вырабатывает данные для решения навигационных задач.

7. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССОРЫ АUХ (до 3 шт.) имеют многофункциональное назначение. Прежде всего, это решение задач САРП, а также хранение и обработка информации электронных карт.

8. ГРАФИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЕР ДИСПЛЕЯ GDC формирует в прямоугольных координатах (1) растрового дисплея (монитора) видеокадр экрана ИКО (рис. 2.4). По команде главного процессора ОРС 4 в зависимости от режима работы и настройки САРП в ОЗУ контроллера заносится информация:

- радиолокационная навигационная обстановка;

- координатная информация (ПДК, НДК, ОК, визиры, параллельные линии, электронная лупа и др.);

- следы движения целей;

- символьная информация о целях;

- информация о решении задач САПР и проигрывании маневра;

- электронные карты;

- меню настройки САПР;

- информация внешних датчиков (гирокомпаса, лага, GPS).

Состав информации видеокадра полностью соответствует очередному изображению экрана.

9. КОНТРОЛЕР ОБЩЕЙ ШИНЫ BUS осуществляет управление обменом данных между всеми процессорами и устройствами, подключенными к общей шине: определяет приоритет устройства, формирует адресный доступ к соответствующему каналу и управляет передачей информационных данных.

10. СИСТЕМНЫЙ ДИСК Disk Sistem является составной частью главного процессора ОРС 4 и содержит операционную систему ИКО, программу-диспетчер и ряд вспомогательных управляющих программ.

11. ГРАФИЧЕСКИЙ МОНИТОР Graphics Monitor – это растровая (телевизионная) электронно-лучевая трубка, являющаяся экраном САРП, на которой индицируется сформированный графическим контроллером GDC 8 видеокадр (рис. 2.4).

12. Panel Control Interface представляет пользователю систему элементов управления индикатором, или, иными словами, является клавиатурой управления ИКО и САРП в целом.

В заключение следует отметить, что в последующих моделях САРП с цифровой обработкой данных количество процессоров и контроллеров существенно сокращено. Например, в отечественных САРП серии «Наяда 25М», «Лиман» и др. вместо компьютерной системы использован универсальный компьютер на базе процессора Pentium 3, дополненный спецпроцессорами Radar Extractor и Radar Scan Convertor.