 |
|
Интеграция бортовой РЭА.
Интеграция (функциональное комплексирование) бортовой РЭА
представляет собой объединение различных функций и средств их реализации с целью снижения массы, объема и стоимости аппаратуры при сохранении высокой функциональной надежности. Необходимость интеграции диктуется большим числом бортовых РЭУ, масса которых составляет 2... 10 % взлетной массы, а стоимость — до 30 % стоимости ЛА.
Основные задачи интеграции:
- обеспечение заданных функциональных характеристик без изменения
форматов сигналов объединяемых систем;
- существенное снижение массы, объема и стоимости многофункциональной
аппаратуры по сравнению с однофункциональной, объединяемой в процессе интеграции;
- повышение функциональной надежности и отказоустойчивости.
Область применения интеграции распространяется на устройства и системы, которые работают на близких частотах и выполняют схожие функции при обработке сигналов. Одним из основных объектов интеграции считается аппаратура связи, навигации и опознавания (СНО).
На гражданских ЛА интеграции могут подвергаться следующие устройства СНО: радиостанции дальней и ближней связи (рабочие часто-
ты 2...24 и 118...136 МГц), аппаратура посадки (108...112 и 328...336 МГц) и
ближней навигации (108... 118, 772...1213 МГц), ответчики систем вторичной радиолокации УВД (730...750, 835...840, 1030 и 1090 МГц), аппаратура спутниковых навигационных систем (1200... 1600 МГц) и систем предупреждения столкновений (1600 МГц).
Функциональная надежность и отказоустойчивость характеризуют способность аппаратуры выполнять во время полета требуемые функции при отказах ее элементов. Ожидаемый уровень функциональной надежности интегрированной аппаратуры СНО на микроэлектронной элементной базе примерно в 5 раз выше, чем в однофункциональной аппаратуре. Отказоустойчивость обеспечивается входящими в состав аппаратуры СНО устройством встроенного контроля и процессорами. При встроенном контроле автоматически выявляется и отключается неисправный элемент (модуль), а выполняемые им функции перераспределяются программным обеспечением процессоров между другими модулями или передаются модулю, свободному от выполнения задач. При этом возможно некоторое ухудшение тактических параметров аппаратуры СНО. Структура интегрированной аппаратуры предусматривает необходимое число программно-управляемых каналов формирования, передачи, приема и
обработки сигналов систем СНО и может динамично изменяться в зависимости от режима работы, информации о работоспособности элементов аппаратуры и других данных. Исследования показывают, что в интегрированной аппаратуре СНО примерно в 2 раза по сравнению с совокупностью объединяемых устройств снижаются масса, объем и энергопотребление и примерно втрое уменьшается стоимость жизненного
цикла аппаратуры. Наилучшие результаты достигаются при раздельном во
времени выполнении функций, применении АЦП на возможно более ранних
ступенях обработки сигналов и максимальном использовании модулей, вы-
полняющих одинаковые функции. Структурная схема интегрированной
аппаратуры СНО (рис. 10.1) включает антенную систему АС с устройством
согласования УСА, высокочастотную секцию ВЧС и секции обработки
сигналов СОС и данных СОД.
Рис 10.1. Структурная схема интегрированной аппаратуры СНО
Антенная система предназначена для приема и передачи сигналов на всех рабочих частотах в верхней и нижней полусферах ЛА. Для повышения помехоустойчивости возможно использование ФАР с регулируемыми направлениями нулевого приема в диаграмме направленности. Процессор такой антенны состоит из модулей (входные и преобразующие цепи, синтезатор частот, управляющий процессор, интерфейс приемника, и др.) и обеспечивает перестройку ФАР в заданном диапазоне частот при динамическом диапазоне сигналов не менее 100 дБ.
Высокочастотная секция содержит приемное Прм. У и передающее Прд. У
устройства, которые через антенные переключатели АП соединены с АС. Для
выполнения наиболее сложной функции — фильтрации сигналов предполагается использовать трансверсальные фильтры на приборах с зарядовой связью и на поверхностно-акустических волнах. Несколько передатчиков Прд. У предоставляются различным системам СНО в зависимости от приоритета последних.
Секция обработки сигналов соединяется с ВЧС через блок согласования БС и переключатели П, положение которых определяется выполняемой функцией и задается процессором управления ПУ. В аппаратуре имеются две подобные по конфигурации СОС, предназначенные для обработки соответственно широкополосных (навигация и опознавание) и узкополосных
(связь) сигналов. Блоки согласованных фильтров СФ, в которые входят АЦП,
генераторы копий сигналов, интеграторы и некоторые другие устройства,
вместе с процессорами сигналов ПС образуют многоканальный коррелятор,
выполняющий функции обнаружения сигналов, слежения за частотой и задержкой, АРУ, демодуляции и декодирования сигналов. Число каналов
коррелятора примерно в 2 раза меньше числа объединяемых систем.
Цифровая обработка сигналов и формирование сигналов в модуляторах М производятся с помощью векторных процессоров, которые выполняют ограниченный набор операций над векторами (умножение, сложение и
др.), но с большой скоростью — до 100 млн. операций в секунду. Узкополосные сигналы обрабатываются непосредственно на низкой промежуточной частоте, а широкополосные перед поступлением на векторный процессор переносятся на нулевую промежуточную частоту в согласованном фильтре. Сужение спектра таких сигналов достигается при совместной корреляционной обработке с опорным сигналом или с помощью специальных операций в частотной области (преобразование Фурье принятого и опорного сигналов, перемножение полученных сигналов и обратное преобразование Фурье). Жесткие требования к синхронизации (примерно 100 нс для некоторых систем СНО) обусловливает применение в синтезаторе частот СЧ цезиевого эталона времени и частоты (ЭВЧ). Секция обработки данных содержит запоминающее устройство ЗУ, процессор данных ПД и контроллер Контр., предназначенный для проверки кодирования сигналов. Процессор ПД вместе с процессором управления (в СОС) выполняет функции формирования данных, кодирования, управления аппаратурой, контроля и др.
Вопросы для самоконтроля.
1.Дайте определение терминам «навигация», «самолетовождение», «воздушная навигация», «навигационные параметры», «навигационные системы».
2.Приведите классификацию навигационных устройств и систем.
3.Каков состав и назначение неавтономных навигационных устройств и систем?
4.Каков состав и назначение автономных навигационных устройств и систем?
5. Что такое интеграция (функциональное комплексирование) бортовой РЭА?
6. Каковы основные задачи интеграции?
7. Область применения интеграции.
8. Структурная схема интегрированной аппаратуры СНО.
Рекомендуемая литература.
Основная
1. Сосновский А.А., Хаймович И.А. Радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов. Справочник – М.: Транспорт, 1987г.
2. Учебное пособие. Радиоэлектронное оборудование ЛА. Составитель Кукушин В.А. Академия ГА, 2007г.
3. Учебное пособие. COMMUNICATION СВЯЗНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ BOEING 737-600/700/800/900. Training Manual. Составитель Кукушин В.А. Академия ГА, 2008г.
4. Учебное пособие. NAVIGATION. Part 1. НАВИГАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. Часть 1. BOEING 737-600/700/800/900. Training Manual. Составитель Кукушин В.А. Академия ГА, 2008г.
5. Учебное пособие. COMMUNICATIONS СВЯЗНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
А-320. Training Manual. Составитель Кукушин В.А.
Дополнительная
1. Aircraft Aerodynamic, Structures and Systems. Module 13: M13.04 Communication Navigation (ATA 23/34); M13.06 Equipment and Furnishings (ATA 25) / EASA Part-66 Training Handbook. – LINK&LEARN Aviation Training GmbH, 2007. – 176 p.
2. Эксплуатационная документация на аппаратуру. (Технические описания. Инструкции по эксплуатации. АММ).