Диплом РЛС с СДЦ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
__________________________________________________________________
ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И УПРАВЛЕНИЯ
Кафедра Радиотехнических и телекоммуникационных систем
К защите допустить:
зав. Кафедрой РТС Лобач В. Т.
«____» ____________2023 г.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
на тему: Радиолокационная система с селекцией движущихся целей
Руководитель дипломного проекта:
Евдокимов О.Ю.
(фамилия, имя, отчество)
к.т.н., доцент кафедры РТС
(должность, учёная степень и звание)
(подпись, дата)
Дипломник:
Касьян Михаил Николаевич
гр. РТсо5-18
(фамилия, имя, отчество, группа, подпись)
«
Таганрог 2023
1
»
2023 г.
ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И УПРАВЛЕНИЯ
ЗАДАНИЕ
На выпускную квалификационную работу
(дипломный проект)
студенту группы РТсо5-18 Касьяну Михаилу Николаевичу
1.
Тема проекта: Радиолокационная система с селекцией движущихся
целей
утверждена приказом по вузу
2.
Срок сдачи студентом законченного проекта 01.06.2023
3.
Исходные данные к проекту:
Максимальная дальность действия системы – 15 км.
Минимальная дальность действия системы – 10 м.
Вероятность правильного обнаружения – 0,96.
Вероятность ложной тревоги – 10-4.
Основной вид помехи – тепловой шум приемника.
Длина волны работы системы – 𝜆=10 см.
Мощность передатчика – 10 кВт.
Чувствительность приемного устройства – 10-13Вт.
Эффективная отражающая поверхность цели – 5 м2.
Остальные необходимые параметры выбрать самостоятельно.
Вид выпуска изделия – малая партия.
4.
Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке
вопросов):
4.1 Обзор литературных источников. Сравнительный анализ возможных
технических решений. Постановка задачи.
2
4.2 Выбор и обоснование структурной и функциональной схем.
4.3 Расчет системных параметров.
4.4 Разработка конструкции блока обработки информации.
4.5 Реализация принципиальной схемы системы.
4.6 Осуществление экономических вычислений.
4.7 Рассмотрение проблем безопасности жизнедеятельности.
4.8 Рассмотрение проблем экологии.
5.
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных
чертежей):
5.1 Анализ ТЗ (плакат)
1 лист
5.2 Структурная и функциональная схемы системы (чертеж)
1 лист
5.3 Принципиальная схема системы (чертеж)
1 лист
5.4 Чертеж общего вида блока обработки информации (чертеж)
1 лист
5.5 Результаты проведения расчетов системы (плакат)
1 лист
5.6 Результаты экономических расчетов (плакат)
1 лист
5.7 Плакат по безопасности и экологичности проекта (плакат).
1 лист
6.Консультанты по проекту (с указанием относящихся к ним разделов
проекта)
6.1. По разделу безопасности и экологичности –
6.2. По экономическим расчетам –
7.
Дата выдачи задания
15.03.2023
3
Руководитель
Евдокимов О.Ю.
Задание принял к исполнению
15.03.2023
Подпись студента
Касьян М.Н.
4
Реферат
Касьян М. Н. Радиолокационная система с селекцией движущихся целей.
Дипломный проект – Таганрог: ЮФУ, 2023 – 87с., 18 рисунков, 11таблиц, 34
источника.
Цель работы - разработка радиолокационной станции с селекцией
движущихся целей.
Степень внедрения - предполагается использовать для обучения
студентов и курсантов основам работы радиолокационных систем.
В данной работе проводился расчет параметров радиолокационной
станции с селекцией движущихся целей, а также исследовались особенности
ее построения. Были рассмотрены различные виды радиолокационных систем
и перечислены современные методы, направленные на уменьшение
инструментальных ошибок пеленгования.
Кроме того, в рамках работы была разработана структурная схема
радиолокационной станции, а также осуществлено моделирование работы
алгоритма. Результаты анализа показали, что предложенный подход
эффективен и позволяет достичь высокой точности при селекции движущихся
целей.
Таким образом, исследование в данной области может быть полезным
для разработки более эффективных и точных радиолокационных систем в
будущем.
Проведено экономическое обоснование разработанной системы.
Рассмотрены вопросы безопасности и экологичности проведенной работы.
5
Перечень графической документации:
УДК.000.000.000. Анализ технического задания. Плакат. Форма А1.
ЦТРК.110502.180034.150423. Э1-23. Радиолокационная станция с
селекцией движущихся целей. Схема структурная. Формат А1.
ЦТРК.110502.180034.150423. Э2-23. Радиолокационная станция с
селекцией движущихся целей. Схема функциональная. Формат А1.
ЦТРК.110502.180034.150423. Э3-23. Радиолокационная станция с
селекцией движущихся целей. Схема электрическая принципиальная. Формат
А1.
ЦТРК.110502.180034.150423. ВО-23. Радиолокационная станция с
селекцией движущихся целей. Общий вид блока обработки информации.
Формат А1.
УДК 621.391.26:621.376.32. Результаты расчетов. Плакат. Формат А1.
УДК 621.391.26:621.376.32. Технико-экономическое обоснование
проекта. Плакат. Формат А1.
УДК 621.391.26:621.376.32. Безопасность и экологичность проекта.
Плакат. Формат А1
6
Оглавление
Реферат ..................................................................................................................... 5
Перечень графической документации: ................................................................. 6
Обозначения и сокращения .................................................................................... 8
Введение ................................................................................................................. 10
1. Анализ технического задания ........................................................................ 14
2. Структурная и функциональная схемы системы ......................................... 26
3. Расчет энергетических соотношений в системе .......................................... 31
1. Определение диаграммы направленности антенны ................................. 31
2. Выбор длительности импульса .................................................................. 32
3. Расчет коэффициента усиления антенны .................................................. 33
4. Расчет периода и частоты повторения зондирующих импульсов .......... 33
5. Расчет времени обзора пространства и облучения цели ......................... 34
6. Расчет количества импульсов в пачке ....................................................... 34
7. Расчет отношения сигнал – шум ................................................................ 34
8. Выбор типа антенны и определение ее геометрических размеров ........ 36
9. Расчет эффективной шумовой полосы приемника .................................. 36
10.
Расчет коэффициента шума приемной части радиоканала .................. 37
11.
Расчет коэффициента различимости ...................................................... 41
12.
Расчет мощности....................................................................................... 42
13.
Расчет оконечного устройства ................................................................ 45
14.
Расчет реальных погрешностей .............................................................. 46
15.
Определение характеристик обнаружения ............................................ 48
16.
Итог расчетов ............................................................................................ 49
4. Конструкция блока обработки информации ................................................ 51
5. Реализация принципиальной схемы устройства ......................................... 56
6. Технико-экономическое обоснование .......................................................... 58
7. Безопасность и экологичность проекта ........................................................ 66
Заключение ............................................................................................................ 75
Список использованных источников .................................................................. 75
7
Обозначения и сокращения
А – антенная система;
АД – амплитудный детектор;
АЦП – аналого-цифровой преобразователь;
БОИ – цифровой блок обработки информации;
БПФ – быстрое преобразование Фурье;
ВАРУ – система временной автоматической регулировки усиления;
Г – когерентный гетеродин с умножителем частоты;
ГПЧ – генератор промежуточной частоты;
ДРЛ – диспетчерский радиолокатор;
ДЧ – делитель частоты;
И – индикатор;
ИКО – индикатор кругового обзора;
ИМ – импульсный модулятор;
ИУ – импульсный усилитель;
КГ – когерентный гетеродин;
М – модулятор;
МГ – магнетронный генератор.
НПИ – накопитель пачек импульсов;
НПО-В – наземный приемник ответчика самолетного высотомера;
ППП – переключатель приемо-передающий;
РБП – разрядник блокировки передатчика;
8
РЗП – разрядник защиты приемных устройств;
РЛС – радиолокационная станция;
РСП – радиолокационная система посадки;
РФ – режекторный фильтр;
СДЦ – селекция движущихся целей;
СМ – смеситель;
СП – сигнальный процессор;
УМ – усилитель мощности;
УмнЧ – умножитель частоты;
УПЧ – усилитель промежуточной частоты;
УРЧ – усилитель резонансной частоты;
ФАПЧ – система фазовой автоподстройки частоты;
ФД – фазовый детектор;
ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь;
ЦИ – цифровой индикатор РЛС;
ЧПК – устройство череспериодной компенсации.
9
Введение
Радиолокацией называется область радиоэлектроники, занимающаяся
разработкой устройств и методов обнаружения объектов и определения
различных их параметров с помощью излучения и приема радиоволн.
Моментом зарождения радиолокации, как науки, считается лето 1897 года,
когда в Финском заливе проводились испытания беспроводного телеграфа. Во
время данных испытаний был сделан вывод о том, что появление объектов
между приемной и передающей антеннами может быть обнаружено днем и
ночью, а также при плохих метеорологических условиях.
В наше время радиолокационные станции нашли самое широкое
применение во многих сферах человеческой деятельности. РЛС используются
для определения координат и параметров движения наземных, морских и
воздушных целей, наведения различных систем высокоточного вооружения, а
также для обнаружения месторождений различных полезных ископаемых.
Радиолокационные станции работают на основе принципа отражения
радиоволн от объектов в окружающей среде. Они излучают короткие
импульсы электромагнитной энергии в диапазоне радиоволн, которые
распространяются со скоростью света и отражаются от объектов, находящихся
на пути сигнала. Радарный приемник станции затем получает отраженные
импульсы и вычисляет характеристики этих объектов, такие как расстояние,
скорость, высота, направление и другие параметры.
Поскольку электромагнитные волны излучаются прямолинейно и с
постоянной скоростью, то по временному расстоянию между излучением и
приемом отраженной от объекта радиоволны возможно определить
дистанцию между обнаруженным объектом и приемо-передающей антенной
РЛС, а по углу положения антенны в момент приема отражённого сигнала
можно определить пеленг на цель.
10
Во время данного процесса возможны некоторые ошибки в
определении дальности и пеленга, возникающие в результате воздействия
различных внешних факторов, таких как атмосферные радиопомехи,
излучения других радиопередающих устройств, а также другие явления.
Также ошибки могут возникать и в результате внутренних факторов, таких как
несовершенство различных составляющих систем, таких как частотные
фильтры, передающие тракты и другие.
Для работы радиолокационных станций используется различные типы
антенн, которые обеспечивают излучение или прием радиоволн в нужном
направлении. Радиолокационные станции могут работать в различных
частотных диапазонах, в зависимости от требований к дальности действия и
разрешающей способности системы.
Радиолокационные
системы
могут
быть
как
стационарными,
установленными на высоких мачтах или башнях, так и подвижными,
устанавливаемыми на наземных, морских или воздушных транспортных
средствах.
Проектируемую
РЛС
по
функциональным
параметрам
можно
рассматривать как РЛС обзора воздушного пространства.
Контроль воздушного пространства с помощью радиолокационных
станций является необходимым для обеспечения безопасности полетов
воздушных судов, предотвращения авиационных происшествий, а также
обеспечения эффективности и экономичности воздушного движения.
Радиолокационные станции используются для отслеживания движения
воздушных судов, анализа их скорости и направления полета, определения
высоты полета и типа самолета. Эта информация передается диспетчерам,
которые управляют движением воздушных судов в назначенном воздушном
пространстве.
11
Контроль воздушного пространства также позволяет определить
наличие несанкционированных перелетов, вторжений и других незаконных
действий, которые могут угрожать безопасности полетов.
Таким образом, контроль воздушного пространства с помощью
радиолокационных станций имеет большое значение для безопасности и
эффективности воздушного движения. Он обеспечивает важный элемент в
надежной работе авиационной системы и всегда актуален в периоды
повышенной угрозы или кризисных ситуаций.
Радиолокационные системы, использующиеся для обзора воздушного
пространства и управления воздушным движением чаще всего, являются
импульсными, то есть используют импульсный метод радиолокации.
Данный метод заключается в излучении кратковременных сигналов с
паузами, во время которых происходит прием отраженных от объектов
сигналов. Таким образом происходит разделение по времени между мощным
излучением и приемом более слабого отраженного сигнала.
Импульсный метод радиолокации позволяет совместить приемное и
передающее устройства, что увеличивает компактность, но повышается
сложность аппаратуры.
Дальность действия импульсных РЛС зависит от различных тактикотехнических характеристик оборудования передающей и приемной систем,
фидерных и волноводных трактов, а также непосредственно от используемой
антенной системы.
Так, дальность обнаружения объектов РЛС зависит от мощности
генератора сигналов, коэффициента направленного действия антенны,
эффективной площади антенны, эффективной площади рассеяния цели и
минимальной чувствительности приемника.
12
Сама радиолокационная станция состоит из антенного устройства,
излучателя, приемника, блока управления и индикации, волноводного либо
фидерного тракта, также в состав могут входить блоки очистки от помех и
блоки коммутации, предназначенные для сопряжения РЛС с другими
устройствами,
например,
блоком
наземного
приемника
самолетного
ответчика.
В качестве образца для проектирования используем диспетчерский
локатор радиолокационной системы посадки РСП-10МН.
РСП-10МН является РЛС дециметрового диапазона и предназначена
для обзора воздушного пространства и управления воздушным движением в
районе аэродрома. Данная радиолокационная система может работать как
самостоятельно, так и в составе комплекса средств обеспечения полетов.
13
1.
Анализ технического задания
Для проведения проектирования радиолокационной станции с
селекцией движущихся целей были заданы следующие параметры системы:
Максимальная дальность действия системы – 15 км.
Минимальная дальность действия системы – 100 м.
Разрешающая способность по дальности – не хуже 1% от максимальной
дальности обнаружения
Вероятность правильного обнаружения – 0,96.
Вероятность ложной тревоги – 5∙10-4.
Основной вид помехи – тепловой шум приемника.
Длина волны работы системы – 𝜆=10 см.
Мощность передатчика – 12 кВт.
Чувствительность приемного устройства – 10-12Вт.
Эффективная отражающая поверхность цели – 5 м2.
Вид выпуска изделия – малая партия.
В качестве образца для проектирования РЛС была выбрана
диспетчерская радиолокационная станция ДРЛ – 10МН, входящая в состав
радиолокационной системы посадки РСП – 10МН.
Так как исходная станция предназначена для кругового обзора
воздушного пространства, контроля за воздушной обстановкой и управления
воздушным движением в районе аэродрома, то для проектируемой РЛС были
выбраны следующие параметры:

тип обзора – круговой;

вид обзора – последовательный по азимуту с одновременным
обзором по углу места;

тип РЛС – когерентно импульсная;
14

индикаторное устройство РЛС – круговой индикатор с радиально-
круговой разверткой;

диаграмма направленности – веерная, узкая в азимутальной
плоскости и широкая в плоскости угла места.
Выбор широкой диаграммы направленности в плоскости угла места
обусловлен
отсутствием
необходимости
определения
высоты
полета
летательного аппарата, так как для этой цели в состав оборудования РЛС
включены наземные запросчик и приемник самолетного ответчика.
Ширину ДН в азимутальной плоскости Θα выберем равной 2 градусам,
а ширину ДН в плоскости угла места Θβ выберем равной 10 градусам, что
максимально близко к характеристикам РЛС – образца.
Так как проектируемая система будет работать в реальной среде, где
присутствуют внешние факторы, влияющие на распространение радиоволн
между передатчиком и приемником, должен быть учтен такой немаловажный
фактор, как тепловой шум приемника.
Часть характеристик проектируемой РЛС возьмем аналогичными
станции, принятой образцом для проектирования:

время кругового обзора – 6 с;

угловая скорость вращения антенны – 60 град/с.
Частота излучения РЛС исходит из длины волны излучения и равна:
108 м
𝑐 3× с
𝑓= =
= 3 × 109 Гц = 3ГГц
𝜆
0,1м
(1.1)
что соответствует диапазону излучения №10 или S – диапазону.
Диапазон №10 (СВЧ) наиболее широко используется для построения
РЛС средней дальности, как военного назначения, так и гражданских РЛС.
Достоинствами РЛС этого диапазона являются: небольшой вес и габариты
РЛС, что особенно важно для бортовых систем; высокие разрешающие
15
способности и точности измерения РЛС по дальности и угловым координатам.
Однако поглощение энергии радиоволн в атмосфере и гидрометеорах, которое
возрастает
в
коротковолновой
части
СВЧ
диапазона,
приводит
к
значительному снижению дальности действия РЛС.
Разрешающая способность по дальности должна быть меньше либо
равна 1% от максимальной дальности действия проектируемой РЛС. Таким
образом, при Dмакс = 15 км, разрешающая способность должна быть не хуже
150 м. Для повышения точности определения координат цели примем
разрешающую способность по дальности меньше минимальной дальности
обнаружения цели Dмин на величину погрешности измерения дальности. Таким
образом, разрешающая способность по дальности будет равна:
ΔD = 90
(1.2)
По результатам проведении анализа технического задания была
составлена таблица характеристик проектируемой РЛС – Таблица 1.1.
16
Таблица 1.1 – Характеристики проектируемой РЛС
№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Требования
технического
задания
Характеристики РЛС
Максимальная дальность
действия, Dmax, км
Минимальная дальность действия,
Dmin, м
Разрешающая способность по
дальности, ΔD, м
Погрешность измерения
дальности, σD, м
Зона обзора по азимуту, Φα, град
Сектор обзора по углу места, Φβ,
град
Разрешающая способность по
азимуту, Δα, град
Погрешность измерения азимута,
𝜎α , град
Частота повторения зондирующих
импульсов, Fп, кГц
Длительность зондирующих
импульсов, tи, нс
Частота излучения, f0, ГГц
Длина волны излучаемых
колебаний, λ, см
Импульсная мощность
передатчика, Pи, кВт
Средняя мощность передатчика,
Pср, кВт
Тип антенны
Размеры антенны: dβ, м; dα, м
Ширина диаграммы
направленности антенны:
Θα, град
Θβ, град
Коэффициент усиления антенны
Время обзора, Tобз, с
Угловая скорость вращения
антенны, Ωβ, град/с
Чувствительность приемника,
Pпрmin, Вт
Коэффициент шума
ЭПР объекта наблюдения, σц, м2
Вероятность правильного
обнаружения Pпо
Вероятность ложной тревоги Pлт
17
15
100
90
10
360
не задается
не задается
не задается
не задается
не задается
3
10
не задается
12
не задается
не задается
2
10
не задается
6
60
10-12
не задается
5
0,96
5∙10-4
В радиотехнических системах присутствуют специфические виды
помех, имеющие большое значение в радиолокации, например, пассивные
помехи, которые представляют собой отражения излученного сигнала от
подстилающей поверхности, местных искусственных и природных объектов,
таких как деревья, здания, и другие инженерные сооружения, а также
отражения от так называемых гидрометеоров (облака, капли дождя).
Пассивные
помехи
являются
непостоянными
во
времени
и
неоднородными в пространстве, а их мощность может быть, как
несущественной, так и значительно превышать мощность полезного сигнала.
На
рисунке
1.1
пассивная
помеха
представлена
в
виде
коррелированного гауссовского случайного процесса
Рисунок 1.1 – Спектр пассивной помехи и спектр сигнала цели
Одной из важнейших проблем, с которой сталкиваются при
проектировании и эксплуатации РЛС является обнаружение движущихся
целей на фоне пассивных помех. Для этого применяется селекция движущихся
целей.
18
Селекция
движущихся
целей
в
радиолокационных
станциях
осуществляется с помощью анализа возвращенных от объектов сигналов. При
этом используется информация о частоте и длительности эхосигнала, его
амплитуде, форме и времени задержки. На рисунке 1.2 изображена
структурная схема РЛС с СДЦ.
Рисунок 1.2 – Структурная схема РЛС с СДЦ
Сначала
осуществляется
обнаружение
объектов
на
экране
радиолокатора. Затем эхосигналы, полученные от этих объектов, проходят
фильтрацию и кластеризацию. Кластеризация позволяет отнести эхосигналы
к конкретным объектам и определить их положение в пространстве.
Далее происходит трекинг – определение траектории движения цели.
Для этого используются данные о ее изменении положения во времени. Также
учитываются
факторы,
влияющие
на
движение
объекта,
например,
атмосферные условия и сила ветра.
На основании анализа данных, полученных от каждой цели,
происходит селекция наиболее опасных и важных объектов. Например, это
могут быть объекты с большой скоростью или приближающиеся к
оборудованию радиолокатора. Эти объекты отображаются на экране
радиолокатора, что позволяет операторам принимать решения в реальном
времени.
Селекция
движущихся
целей
в
когерентно-импульсных
радиолокационных системах – это процесс отбора сигналов, соответствующих
19
движущимся объектам, передаваемых отраженных импульсов во время
радиолокационного зондирования.
Основным
методом
селекции
движущихся
целей
является
доплеровская фильтрация, которая основана на различии частоты импульсов,
отраженных от движущихся и неподвижных целей. Движущиеся цели, такие
как летательные аппараты, создают отраженные импульсы с частоты,
отличной от частоты импульсов, отраженных от неподвижных объектов, таких
как земля или стены зданий. Доплеровский фильтр позволяет отбирать только
импульсы с частотой, соответствующей движущимся целям, и исключать
импульсы, отраженные от неподвижных объектов.
Кроме того, для улучшения процесса селекции движущихся целей
используются
различные алгоритмы
обработки
сигналов, такие как
когерентное накопление и фазовая коррекция, которые позволяют улучшить
разрешающую способность и точность определения параметров движения
цели.
Важным аспектом селекции движущихся целей в когерентноимпульсных радиолокационных системах является достижение оптимальной
баланса между разрешающей способностью и скоростью обработки данных.
Слишком высокая разрешающая способность может привести к большой
нагрузке на системы обработки данных, что может замедлить скорость
обработки информации и увеличить время задержки. С другой стороны,
слишком низкая разрешающая способность может привести к ошибкам в
определении параметров движения целей и ухудшению качества сигнала.
На рисунке 1.3 представлен пример изменения спектров сигналов,
отраженных от движущейся цели для одиночного радиоимпульса (Рисунок
1.3, а) и для последовательности импульсов (Рисунок 1.3, б).
20
Рисунок 1.3 – Изменения спектров сигналов, отраженных от движущейся
цели
Системы СДЦ могут быть с внутренней либо внешней когерентностью.
В
системах
СДЦ
с
внешней
когерентностью
отражения
от
неподвижных объектов используются в качестве опорных сигналов. Главным
преимуществом таких систем считается простота их конструкции.
Их принцип работы заключается в обработке входного сигнала,
получаемого от датчиков, на основе когерентности движения объекта.
Когерентность движения означает, что изменение скорости и направления
объекта происходят по заранее определенным законам.
При обработке сигнала используется техника корреляционного
анализа, которая позволяет выявлять соответствие между движущимся
объектом и известным шаблоном его движения. Если соответствие достаточно
вероятно, система считает, что обнаружен объект, соответствующий заданным
параметрам.
Преимущества системы селекции движущихся целей с внешней
когерентностью включают высокую точность и надежность обнаружения, а
также возможность определения параметров движущегося объекта, таких как
скорость и направление движения. Однако, работа данных систем может быть
затруднена в условиях сильного шума.
21
Однако колебания, отраженные от множества неподвижных фоновых
отражателей, флуктуируют по амплитуде, частоте и фазе. Поэтому
эффективность системы СДЦ с внешней когерентностью обычно ниже, чем с
внутренней.
Также недостатком систем с внешней когерентностью является
зависимость между наличием мешающих отражений и эффективностью
выделения полезного сигнала, т.е. если отсутствуют мешающие отражения, то
подвижная цель не будет обнаружена в связи с отсутствием опорного сигнала.
Системы СДЦ с внутренней когерентностью различаются между собой
по способам формирования опорных сигналов при приеме отраженных от
цели сигналов.
В радиолокационных системах, которые оснащены передающим
устройством с независимым возбуждением, высокочастотные колебания
задающего генератора, который работает непрерывно, используются в
качестве опорных сигналов.
При использовании в передатчике высокочастотного генератора с
самовозбуждением в качестве источника опорного сигнала применяется
специальный генератор, фазируемый колебаниями генератора передатчика в
течение длительности импульса. Генератор такого типа имеет название
когерентный гетеродин. Когерентный гетеродин работает на так называемой
частоте сравнения, на которой выделяется доплеровское смещение частоты
принимаемых сигналов. В качестве частоты сравнения, как правило,
используется промежуточная частота приемника.
На рисунках 1.4 и 1.5 изображены схемы истинно-когерентной и
псевдо-когерентной РЛС соответственно.
22
Рисунок 1.4 – Истинно-когерентная РЛС
На рисунке 1.4 использованы следующие обозначения:
АД – амплитудный детектор;
БПФ – быстрое преобразование Фурье;
ГПЧ – генератор промежуточной частоты;
ДЧ – делитель частоты;
И – индикатор;
ИКО – индикатор кругового обзора;
М – модулятор;
ППП – переключатель приемо-передающий;
РФ – режекторный фильтр;
УМ – усилитель мощности;
УмнЧ – умножитель частоты;
23
Рисунок 1.5 – Псевдо-когерентная РЛС
На рисунке 1.5 использованы следующие обозначения:
АЦП – аналого-цифровой преобразователь;
ГПЧ – генератор промежуточной частоты;
ДЧ – делитель частоты;
М – модулятор;
ППП – переключатель приемо-передающий;
УВЧ – усилитель верхней частоты;
УМ – усилитель мощности;
УмнЧ – умножитель частоты;
УПЧ – усилитель промежуточной частоты;
ФД – фазовый детектор;
При проектировании системы РЛС необходимо уделить внимание не
только ее функциональным возможностям, но и безопасности окружающей
среды и жизни человека. При этом важно учесть различные возможные риски
24
и факторы, которые могут привести к внештатным ситуациям и серьезным
последствиям - от поломки РЛС до катастрофы.
Также, в процессе проектирования необходимо провести техникоэкономическое обоснование проекта.
Выполнив анализ технического задания, можно прийти к выводу, что
исходных данных достаточно для выполнения работ по проектированию
системы.
В процессе проектирования планируется выполнить следующие шаги:

произвести библиографический и патентный обзор литературы по
теме выданного задания;

выбрать
и
обосновать
структурную,
функциональную
и
принципиальную схемы, которые буду удовлетворять поставленным задачам;

произвести энергетический расчет системы.
25
2.
Структурная и функциональная схемы системы
В результате анализа технического задания и изучения возможных
схем устройства была выбрана следующая структурная схема проектируемой
РЛС, изображенная на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Структурная схема проектируемой РЛС
На рисунке 2.1 использованы следующие обозначения:
А – антенная система;
АП – антенный переключатель;
АЦП – аналого-цифровой преобразователь;
БОИ – цифровой блок обработки информации с цифровым индикатором;
КГ – когерентный гетеродин;
НПИ – накопитель пачек импульсов;
ПРД – передающее устройство.
ПРМ – приемное устройство;
ФД – фазовый детектор;
ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь;
ЧПК – устройство череспериодной компенсации;
Функциональная схема проектируемой РЛС представлена на рисунке
2.2.
26
Рисунок 2.2 – Функциональная схема проектируемой РЛС
На рисунке 2.2 использованы следующие обозначения:
А – антенная система;
АЦП – аналого-цифровой преобразователь;
БОИ – цифровой блок обработки информации;
ВАРУ – система временной автоматической регулировки усиления;
Г – когерентный гетеродин с умножителем частоты;
ИМ – импульсный модулятор;
ИУ – импульсный усилитель;
МГ – магнетронный генератор.
НПИ – накопитель пачек импульсов;
НПО-В – наземный приемник ответчика самолетного высотомера;
РБП – разрядник блокировки передатчика;
РЗП – разрядник защиты приемных устройств;
СМ – смеситель;
СП – сигнальный процессор;
УПЧ – усилитель промежуточной частоты;
УРЧ – усилитель резонансной частоты;
ФАПЧ – система фазовой автоподстройки частоты;
27
ФД – фазовый детектор;
ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь;
ЦИ – цифровой индикатор РЛС;
ЧПК – устройство череспериодной компенсации;
Для эффективной координации работы узлов и элементов РЛС в
определенный промежуток времени используется специальное устройство синхронизатор. Он содержит в себе генератор запускающих импульсов с
установленным периодом повторения, который содержит информацию о
запуске ИМ. Кроме того, синхронизатор гарантирует согласованную работу
выходных устройств, обеспечивает точное определение начала отсчета
дальности и управляет схемами ВАРУ приемника.
Передающее устройство предназначено для генерации мощных
кратковременных ВЧ импульсов и передачи их через высокочастотный тракт
в антенну.
Передающее устройство выполнено из 3-х функциональных узлов:
1)
Подмодулятор;
2)
Импульсный модулятор;
3)
Магнетронный генератор.
Подмодулятор состоит из задающего генератора(ЗГ) и импульсного
усилителя(ИУ).
ЗГ
формирует
пачки
прямоугольных
импульсов
длительностью 1 мкс.
Затем этот сигнал усиливается в ИУ. После чего импульсы поступают
на вход ИМ, в котором модулируются и ещё раз усиливаются. Далее,
усиленные до необходимой амплитуды импульсы, поступают на катод МГ,
который при этом генерирует импульсы ВЧ энергии и подаёт на вход РБП.
РБП выполняет функцию передачи импульсов с минимальными
потерями и автоматически отключает передатчик во время паузы, что
существенно снижает потери слабого приемника. Данные импульсы далее
поступают на антенну и распространяются в пространство.
28
Приемное устройство предназначено для обработки СВЧ сигналов,
преобразования и усиления их до видеосигналов. Кроме того, оно оснащено
функцией очистки видеосигналов от помех, формированием управляющего
напряжения и механизмом подстройки магнетронного генератора для
обеспечения наилучшей работы всей системы.
На вход приемного устройства от антенны поступает отраженный
сигнал, представляющий собой смесь полезных сигналов и помех и проходит
через антенный переключатель, служащий для развязки приемного и
передающего тракта. С выхода антенного переключателя сигнал поступает на
разрядник защиты приемника (РЗП) и сверхвысокочастотный ограничитель
(СВЧ ограничитель), выполняющие функции защиты усилителя СВЧ
остаточного проникающего сигнала передатчика в тракт приемника.
Первым каскадом приемника является усилитель резонансной частоты
на ЛБВ. Такой УВЧ является широкополосным и обеспечивает прием
сигналов на любой из возможных частот работы РЛС. Усиленный сигнал
проходит на смеситель (СМ), собранный по балансной схеме и имеющем в
составе преселектор (ПС), который обеспечивает подавление помех по
зеркальному каналу. На выходе СМ образуется сигнал промежуточной
частоты.
От первых трех каскадов приемника во многом зависит общий
коэффициент
шума
приемника,
а,
следовательно,
его
технические
характеристики. По этой причине эти каскады построены по принципам,
обеспечивающим низкий коэффициент шума. С выхода СМ сигнал на
промежуточной
частоте
поступает
в
УПЧ,
имеющий
временную
автоматическую регулировку усиления (ВАРУ).
Также для уменьшения шумов и улучшения характеристик в приемнике
используется когерентный гетеродин (Г) с умножителем частоты и системой
фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ)
29
Блок ВАРУ необходим для выравнивания интенсивности сигналов, тем
самым обеспечиваю одинаковое распределение на экране сигналов на разных
расстояниях.
Далее сигнал поступает на ФД, фазовый детектор — это устройство,
сравнивающее фазы двух сигналов равных или близких частот. Фазовый
детектор формирует напряжение, пропорциональное разности фаз. В
устройстве череспериодной компенсации (ЧПК) происходит дополнительная
обработка эхо-сигналов с целью компенсации пассивных помех. После ЧПК
поступают только сигналы от подвижных объектов.
Далее сигнал поступает на накопитель пачек импульсов, откуда
подается на АЦП, где происходит преобразование аналогового сигнала в
цифровой.
После преобразования сигнал поступает в блок обработки информации
(БОИ), в котором происходит обработка сигнала и выдача на цифровой
индикатор (ЦИ) местоположения цели и других данных о ней. Конструкцией
БОИ предусмотрена коммутация с другими РЛС через кабельный ввод либо с
самолетным ответчиком через блок наземного приемника ответчика (НПО-В).
В БОИ сигнал усиливается и раздваивается, часть сигнала проходит
обратное преобразование в аналоговый сигнал и поступает на синхронизатор
и с него на приемник и передатчик.
Цифровой индикатор представляет собой монитор, на который
выводится местоположение ЛА в пространстве на цифровой карте, а также
дополнительная информация о ЛА, если дополнительно выполнено
подключение сторонних устройств.
30
3.
Расчет энергетических соотношений в системе
1. Определение диаграммы направленности антенны
Так как проектируемой РЛС не требуется вычислять высоту полета
цели, а необходимо определить лишь дальность и азимут, то ширина ДН в
плоскости угла места приравнивается к ширине обзора сектора вертикальной
плоскости.
Θ𝛽 = Φ𝛽 = 10°
(3.1.1)
Ширина диаграммы направленности антенны играет значительную
роль как для геометрических параметров антенны, так и для обеспечения
необходимых характеристик радиолокационной системы. Увеличение ДН не
только улучшает разрешающую способность и точность РЛС по угловым
координатам,
но
пространственно
также
повышает
распределенных
помехозащищенность
мешающих
отражателей,
РЛС
от
включая
метеообразования, облака и дипольные отражатели. Однако, сужение ДН
приводит к уменьшению времени облучения цели, и, следовательно, будет
уменьшаться энергия принимаемого сигнала, что приведет к сокращению
дальности действия РЛС. Кроме того, чем меньше ширина ДН, тем больше
размеры антенны.
В азимутальной плоскости ДН антенны получена при анализе
технического задания и равна Θ𝛼 = 2° .
По соотношениям (47) и (48) из [ 2 ] определим реальные ∆𝛼, ∆𝛽 и
потенциальные ∆𝛼𝑛 , ∆𝛽𝑛 разрешающие способности, измерений угловых
координат проектируемой РЛС.
∆𝛼 = 𝛾1 ∆𝛼𝑛 = 𝛾1 Θ𝛼
(3.1.2)
∆𝛽 = 𝛾1 ∆𝛽𝑛 = 𝛾1 Θ𝛽
(3.1.3)
31
Пользуясь рекомендациями из [ 1 ], примем коэффициент ухудшения
разрешающей способности 𝛾1 = 2
∆𝛼𝑛 = Θ𝛼 = 2°
(3.1.4)
∆𝛽𝑛 = Θ𝛽 = 10°
(3.1.5)
∆𝛽 = 20°
(3.1.6)
∆𝛼 = 4°
(3.1.7)
2. Выбор длительности импульса
При выборе оптимальной длительности импульса возникает ряд
взаимоисключающих
факторов.
Сокращение
времени
𝑡и
повышает
разрешающую способность РЛС по дальности, уменьшает «мертвую зону» и
улучшает точность измерения дальности без потери энергии зондирующего
сигнала при его обработке. Однако при уменьшении длительности импульса
на постоянной импульсной мощности, дальность действия РЛС также
уменьшается. В противном случае необходимо увеличить пиковую мощность,
которая может нарушить электрическую прочность генераторных приборов и
антенно-фидерных трактов. Чтобы решить этот конфликт, используются
сложные сигналы с внутриимпульсной модуляцией частоты или фазы. Однако
формирование и обработка таких сигналов усложняют РЛС.
По формуле (20) из [ 2 ] и пользуясь рекомендациями из [ 1 ] определим
длительность импульса:
𝑡и =
2∆𝐷𝑘сж
2 ∙ 90 ∙ 1
=
= 2 ∙ 10−7 с = 200 нс
𝑐𝛾3
3 ∙ 108 ∙ 3
(3.2.1)
Параметр коэффициента сжатия 𝑘сж = 1, так как используется простой
импульсный сигнал, параметр коэффициента ухудшения разрешающей
способности по дальности и точности измерения дальности 𝛾3 = 3 согласно
рекомендациям из [ 1 ].
32
3. Расчет коэффициента усиления антенны
По формуле (49) из [ 2 ] определим коэффициент усиления антенны:
𝐺=
4𝜋𝜂
4 ∙ 𝜋 ∙ 0,7
=
= 1443,85
Θ𝛼 Θ𝛽 (2 ∙ 𝜋 ) ∙ (10 ∙ 𝜋 )
180
180
(3.3.1)
𝜂 = 0,70 – КПД антенно-фидерного тракта;
Θ𝛼 , Θ𝛽 – необходимо брать в радианах.
Выбор значения КПД в 70% обусловлен использованием РЛС в
учебных целях и позволит упростить и удешевить конструкцию антеннофидерного тракта.
4. Расчет периода и частоты повторения зондирующих
импульсов
Цикличность импульсов подчиняется требованию точного расчета
расстояния до цели. Необходимо учитывать дальность максимального
приближения
к
цели,
чтобы
принятый
эхо-сигнал
не
совпадал с
последующими зондирующими импульсами.
По формуле (29) из [ 2 ] проведем расчет периода повторений:
𝑇п ≥
2𝐷макс 𝑘зап 2 ∙ 15000м ∙ 1,2
≥
≥ 1,2 ∙ 10−4 с ≥ 120 мкс
м
с
3 ∙ 108
с
(3.4.1)
где 𝑘зап = 1,2 – коэффициент запаса.
Частоту повторения зондирующих импульсов определим по формуле:
𝐹п =
1
1
=
= 8330Гц = 8,3кГц
𝑇п 1,2 ∙ 10−4
33
(3.4.2)
5. Расчет времени обзора пространства и облучения цели
По результатам анализа технического задания было установлено, что
время обзора 𝑇обз = 6 с, а скорость обзора составляет ΩА = 60 °⁄с.
Также, по техническому заданию необходимо спроектировать РЛС
кругового обзора с веерной диаграммой направленности.
Зная эти параметры и ширину ДН в азимутальной плоскости, по
формуле (37) из [ 2 ] определим время облучения цели:
Θ𝛼
2°
𝑇обл =
=
= 0,03 с
ΩА 60 °⁄с
(3.5.1)
360° ∙ 𝑇обл 360° ∙ 0,03
𝑇обз =
=
= 5,4
Θ𝛼
2°
(3.5.2)
что удовлетворяет техническому заданию.
Выбор формулы расчета обоснован тем, что обзор пространства
ведется плоским лучом в азимутальной плоскости сканирования и
коэффициент обзора принимается равным единице.
6. Расчет количества импульсов в пачке
Количество импульсов в пачке рассчитаем по формуле (135) из [ 2 ]:
𝑁=
𝑇обл
0,03 с
=
= 250 импульсов
𝑇𝑛
120 мкс
7. Расчет отношения сигнал – шум
Отношение сигнал – шум связано
со
(3.6.1)
среднеквадратической
погрешностью определения дальности цели соотношением (21) из [ 2 ]:
σ𝐷 =
𝑐𝑡и 𝛾4
2𝑘сж √𝜋𝑞
(3.7.1)
По рекомендациям из [ 1 ], примем 𝛾4 = 3 и выразим из полученных
соотношения величину 𝑞:
34
(𝑐𝑡и 𝛾4 )2
(3 ∙ 108 ∙ 200 ∙ 10−9 ∙ 3)2
𝑞=
=
= 4,12
4 ∙ 1 ∙ 𝜋 ∙ 252
4𝑘сж 2 𝜋σ𝐷 2
(3.7.2)
Также возможно рассчитать отношение сигнал – шум по формуле (92)
из [ 2 ]:
𝑞 = 2√𝑁 (√2 ln (
1
1
) − 2,8 + √2ln (
) − 2,8)
𝑃лт
1 − 𝑃по
(3.7.3)
если выполняется следующее условие:
2
𝑁 > [√2 ln (
1
1
) − 1,4 + √2 ln (
) − 1,4]
𝑃лт
1 − 𝑃по
(3.7.4)
Выполним проверку условия:
2
𝑁 > [√2 ln (
1
1
√
−
1,4
+
2
ln
)
(
) − 1,4]
10−4
1 − 0,96
𝑁 > 40,6
(3.7.5)
(3.7.6)
Так как рассчитанное количество импульсов в пачке 𝑁 = 250, условие
выполняется, а значит можем рассчитать соотношение сигнал – шум по
формуле ():
𝑞 = 2√250 (√2 ln (
1
1
√
−
2,8
+
2ln
)
(
) − 2,8) = 185,3 (3.7.8)
10−4
1 − 0,96
Для дальнейших расчётов выберем пороговое отношение сигнал – шум
равным 𝑞 = 185.
35
8. Выбор типа антенны и определение ее геометрических
размеров
Для обеспечения узкой диаграммы направленности в азимутальной
плоскости будем использовать зеркальную параболическую антенну.
Согласно формуле (56) из [ 2 ] и рекомендациям из [ 1 ] вычислим
геометрическую площадь раскрыва антенны:
𝐺𝜆2
1443,85 ∙ 0,12
𝑆А =
=
= 1,9 м2
4𝜋𝑘𝑠
4𝜋 ∙ 0,6
(3.8.1)
где 𝑘𝑠 = 0,6 - коэффициент использования раскрыва антенны, связывающий
геометрическую площадь раскрыва антенны с так называемой эффективной
площадью раскрыва антенны.
Таким образом, можем вычислить эффективную площадь антенны:
𝑆А эф = 𝑘𝑠 𝑆А = 0,6 ∙ 1,9м = 1,14 м2
(3.8.2)
Геометрические размеры антенны вычислим, используя соотношения
(57) из [ 2 ]:
60𝜆 60 ∙ 0,1 м
=
=3м
Θ𝛼
2°
(3.8.3)
60𝜆 60 ∙ 0,1 м
=
= 0,6 м
Θ𝛽
10
(3.8.4)
𝑑𝛼 =
𝑑𝛽 =
9. Расчет эффективной шумовой полосы приемника
Пользуясь соотношениями (74) – (78) из [ 2 ] рассчитаем эффективную
шумовую полосу приемника:
∆𝑓ш ≈ 1,1∆𝑓пр
(3.9.1)
где ∆𝑓пр – полоса пропускания приемника
∆𝑓пр = ∆𝑓и + 2∆𝑓д + ∆𝑓нс
∆𝑓нс – нестабильность частоты.
36
(3.9.2)
∆𝑓д – доплеровский сдвиг частоты.
∆𝑓и - эффективная ширина спектра полезного сигнала длительностью 𝑡и
Эффективная ширина спектра полезного сигнала длительностью 𝑡и :
∆𝑓и =
𝑘ф
1,37
=
= 6,85МГц
𝑡и 200 нс
(3.9.3)
𝑘ф – коэффициент формы (для прямоугольного импульса равный 1,37)
Так как средняя скорость целей, для обнаружения которых
предназначается проектируемая РЛС не превышает 100 м/с, то доплеровский
сдвиг частоты:
м
2𝑉𝑟 2 ∙ 100 с
∆𝑓д =
=
= 2кГц
𝜆
0,1 м
(3.9.4)
𝑉𝑟 – радиальная скорость цели.
С целью обеспечения наилучшей стабильности частоты применим
многокаскадный
гетеродин
с
умножителем
частоты
и
фазовой
автоподстройкой частоты (ФАПЧ).
Таким образом:
∆𝑓нс → 0
∆𝑓пр = ∆𝑓и + 2∆𝑓д = 6,85МГц + 2 ∙ 2 кГц = 6,854МГц
∆𝑓ш = 1,1∆𝑓пр = 1,1 ∙ 6,854 МГц = 7,54МГц
(3.9.5)
(3.9.6)
(3.9.7)
10. Расчет коэффициента шума приемной части радиоканала
Для расчетов воспользуемся соотношением (79) из [ 2 ]:
𝑘ш =
𝑇ΣА
+1
𝑇0
(3.10.1)
в котором 𝑇ΣА - суммарная эквивалентная эффективная шумовая температура
приемной части РЛС, пересчитанная к облучателю антенны (выходу антенны);
37
𝑇0 - стандартная шумовая температура, принимаемая в расчетах, равной 290
Кельвинов.
Суммарную эквивалентную эффективную шумовую температура
приемной части РЛС рассчитаем по формуле (80) из [ 2 ]:
𝑇ΣА = 𝑇А + 𝑇ФА + 𝑇прА
(3.10.2)
где 𝑇А - шумовая температура антенны, порожденная внешними источниками
теплового шума - космоса, атмосферы, Земли;
𝑇ФА - шумовая температура фидера, соединяющего антенну с входом
приемника, пересчитанная к антенне;
𝑇прА - шумовая температура собственно приемника, пересчитанная к антенне;
𝑇пр – шумовая температура входа приемника.
Данные параметры рассчитываются по формулам (81), (82), (83) из [2]:
𝑇ФА = (
1
− 1) 𝑇0
𝑘Ф
(3.10.3)
𝑇пр
𝑘Ф
(3.10.4)
𝑇прА =
𝑇пр = 𝑘шпр −
1
𝑇0
(3.10.5)
Параметр 𝑘Ф – коэффициент передачи фидера по мощности
рассчитывается по формуле:
𝑘Ф = 10−0,1𝛿Ф𝑙Ф
(3.10.6)
где 𝛿Ф – погонное затухание в фидере
𝑙Ф – длина фидера.
В качестве фидера выберем коаксиальный кабель длиной 3 метра,
пользуясь рекомендациями из [ 1 ]. Таким образом, 𝑙Ф = 3м, 𝛿Ф = 0,4Дб/м.
38
По выбранным параметрам рассчитаем коэффициент передачи:
𝑘Ф = 10−0,1𝛿Ф𝑙Ф = 10−0,1∙0,4∙3 = 0,76
Проведем
расчет
коэфициента
шума
приемника,
(3.10.7)
используя
рекомендации из [ 1 ] и данные из Таблицы 8 из [ 2 ]:
𝑘шпр =
𝑇ш
+1
𝑇0
(3.10.8)
Значение 𝑇ш соответствующее нашей частоте в 3ГГц примерно равно
240 Кельвинам.
𝑘шпр =
𝑇ш
240
+1=
+ 1 = 1,83
𝑇0
290
(3.10.9)
Получив все необходимые значения, проведем расчет шумовой
температуры антенны, шумовой температуры фидера и шумовой температуры
приемника, используя формулы (3.10.3), (3.10.4), (3.10.5):
𝑇пр = 𝑘шпр −
1
1
= 1,83 −
= 1,824 К
𝑇0
290 К
(3.10.10)
𝑇пр 1,824 К
=
= 1,852
𝑘Ф
0,985
(3.10.11)
𝑇прА =
𝑇ФА = (
1
1
− 1) 𝑇0 = (
− 1) ∙ 290 К = 91,6 К
𝑘Ф
0,76
(3.10.12)
Шумовая температура внешних источников шума 𝑇А определяется
выражением:
𝑇А =
𝑇косм + 𝑇неб
+ 𝛼𝑇З + 𝑇атм
𝐿1 𝛽
(3.10.13)
𝑇косм - шумовая температура космических источников теплового шума, для
𝑓 = 3ГГц, 𝑇косм ≈ 0;
𝛽 - угловое положение максимума луча диаграммы направленности антенны
относительно горизонта, для 𝛽 = 5° , 𝑓 = 3 ГГц 𝑇неб = 23 К;
39
𝑇З = 293𝐾 – температура Земли;
𝛼 ≈ 0,2 - коэффициент, учитывающий прием по боковым лепесткам
диаграммы направленности антенны
𝐿1 𝛽 – совокупный коэффициент затухания радиоволн в атмосфере Земли
(включая
поглощение
в
парах
воды
и
в
кислороде,
а
также
в
метеообразованиях),
𝑇атм = 𝑇0 (𝐿1 𝛽 − 1) – шумовая температура атмосферы,
Из таблиц, приведенных в методическом пособии на курсовое
проектирование [2], определяем, что для выбранной длины волны характерны
следующие удельные коэффициенты поглощения:
𝛿𝑂2 = 2,3 ∙ 10−3 – удельный коэффициент поглощения кислородом воздуха;
𝛿𝐻2 𝑂 ≈ 0 – удельный коэффициент поглощения парами воды;
𝛿Д = 1 ∙ 10−2 – удельный коэффициент поглощения атмосферными осадками
(Из-за отсутствия спецификации атмосферных условий, при которых должна
функционировать
проектируемая
РЛС,
коэффициент
поглощения
определяется на основании наиболее неблагоприятных погодных условий. Это
необходимо, поскольку РЛС должна обеспечивать оптимальное обнаружение
и отслеживание объектов воздушного пространства, независимо от любых
метеорологических условий.).
Протяженность участка действия i-го поглощающего фактора возьмем
равной максимальной дальности действия РЛС по ТЗ, тогда:
𝐿1 = 100,2 ∑𝑖 𝛿𝑖 𝑙𝑖 = 10
𝑇А =
0,2∙15 км (2,3∙10−3
дБ
дБ
+ 10−2 )
км
км = 1,1
𝜋
°
+
0,2
∙
293
К
+
290
К
∙
1,1
∙
5
∙
−1=
𝜋
°
°
180
1,1 ∙ 5 ∙
180°
= 325К
(3.10.14)
23 К
40
(3.10.15)
Рассчитаем суммарную эквивалентную эффективную
шумовую
температура приемной части РЛС (3.10.2):
(3.10.16)
𝑇ΣА = 325 К + 91,6 К + 1,852 К = 418,5 К
Таким образом, можем рассчитать коэффициент шума приемной части
радиоканала (3.10.1):
𝑘ш =
418,5 К
+ 1 = 2,44
290 К
(3.10.17)
11. Расчет коэффициента различимости
Оценка различимости сигнала зависит от нескольких факторов, в том
числе от вероятностей правильного обнаружения и ложной тревоги. Однако
это также связано с качеством обработки сигнала в приемном тракте. Это
качество можно выразить через коэффициент потерь 𝛼пот , который описывает
уровень потерь в технологии передачи данных. Все эти факторы в целом
определяют коэффициент различимости, то есть способность системы
обнаруживать различие между двумя сигналами. Чем выше коэффициент
различимости, тем точнее и эффективнее будет работать система обнаружения
сигнала.
𝑘р =
𝑞𝛼пот
2𝑁𝑘сж
(3.11.1)
Коэффициент потерь 𝛼пот , используемый для оценки эффективности
приемника,
учитывает
множество
факторов,
в
том
числе
потери,
происходящие в антенне при сканировании сигналов, потери из-за затухания
энергии в фидерах и антенных коммутаторах, а также из-за расстройки
частоты систем приемника. Другие виды потерь включают потери в детекторе,
оператора и видеоусилителе, а также потери несогласованности приемника по
полосе
пропускания
со
спектром
сигнала.
Практические
значения
коэффициента потерь для реальных приемников обычно около 10,
зафиксируем в данной задаче значение 𝛼пот , равное 9, для дальнейших
расчетов.
41
𝑘р =
Расчет
𝑞пор 𝛼пот
185 ⋅ 9
=
= 3,3
2𝑁𝑘сж
2 ⋅ 250 ⋅ 1
минимальной
чувствительности
(3.11.2)
спроектированного
приемника.
Чувствительность
приемника
определяется
следующим
соотношением:
Рпр 𝑚𝑖𝑛 = 𝑘𝑇0 ∆𝑓ш 𝑘ш 𝑘р = 38 ∙ 10−23 ∙ 290 ∙ 7,54 ∙ 106 ∙ 2,44 ∙ 3,3 =
(3.11.3)
= 6,7 ∙ 10−13
Полученное значение чувствительности приемника является не только
теоретически, но и практически реализуемым, а также полностью
соответствует требованиям технического задания. Таким образом, нет
необходимости в дополнительных мерах для корректировки значений
связанных параметров.
12. Расчет мощности
При работе РЛС для обнаружения точечных целей, то есть целей,
которые не превышают геометрических размеров элемента разрешения РЛС,
максимальная дальность действия данной РЛС в свободном пространстве
определяется по следующей формуле:
𝑃пер 𝐺пер 𝐺пр 𝜎ц 𝜆2
𝐷сп = √
(4𝜋)3 𝑃пр𝑚𝑖𝑛
4
(3.12.1)
где 𝐷сп – максимальная дальность действия РЛС в свободном пространстве;
𝑃пер – пиковая мощность передатчика, Вт;
𝐺пер , 𝐺пр – коэффициенты усиления передающей и приемной антенны;
𝜎ц – ЭПР цели;
𝑃пр𝑚𝑖𝑛 – чувствительность приемника.
Из уравнения дальности действия РЛС определяем необходимую
пиковую мощность передатчика:
42
4 (4𝜋)3
𝐷сп
𝑃пр𝑚𝑖𝑛
𝑃пер =
𝐺пер 𝐺пр 𝜎ц 𝜆2
(3.12.2)
При использовании уравнения для определения дальности следует
иметь в виду, что для достижения более точных результатов необходимо
использовать расчетное значение ЭПР цели, а не среднее значение, заданные
в ТЗ и приведенные в различных справочниках в качестве характеристики
отражающих свойств объекта:
𝜎цр = 𝜎ц ∙ |𝑙𝑛𝑃|
(3.12.3)
где P – вероятность того, что мгновенное значение ЭПР цели будет не меньше
расчетного.
Для практических расчетов можно задаться следующим значением
расчетной ЭПР цели:
𝜎цр = 𝜎ц ∙ 0,1 = 0,5 м2
(3.12.4)
В результате получаем следующее значение пиковой мощности
передатчика:
4 (4𝜋)3
𝐷сп
𝑃пр𝑚𝑖𝑛 (15000)4 ∙ (4𝜋)3 ∙ 6,7 ∙ 10−13
𝑃пер =
=
= 6457,4Вт (3.12.4)
(1443,85)2 ∙ 0,5 ∙ 0,12
𝐺пер 𝐺пр 𝜎ц 𝜆2
Полученная в результате расчета пиковая мощность удовлетворяет
требованиям технического задания, по которому пиковая мощность должна
составлять не более 10 кВт.
Энергетическая
учитывающим
дальность
мощность
РЛС
передаваемого
определяется
сигнала
и
уравнением,
чувствительность
приемника. Однако, для наземных РЛС дальность действия ограничена не
только энергетическими факторами, но также геометрическими - кривизной
поверхности Земли, расположением антенны РЛС и цели, рефракцией в
неоднородной атмосфере. Именно эти факторы определяют максимальную
дальность действия радара прямым лучом, которая не превышает дальности
прямой видимости:
𝐷сп = 3,57 ∙ (√𝐻𝐴 + √𝐻Ц )
43
(3.12.5)
где 𝐻𝐴 = 3 м – заданная высота расположения антенны РЛС в точке ее
установки;
𝐻Ц – высота расположения цели над поверхностью Земли.
При учете воздействия положительной рефракции радиоволн, которая
приводит
к
изгибанию
траектории
сигнала
в
направлении
земной
поверхности, расстояние прямой видимости значительно увеличивается:
(3.12.6)
𝐷спреф = 4,12 ∙ (√𝐻𝐴 + √𝐻Ц )
Если задать высоту расположения антенны РЛС в точке ее установки
равной 3 м, а высоту цели – 6 м, то
Таким
𝐷сп = 3,57 ∙ (√𝐻𝐴 + √𝐻Ц ) = 14,9 км
(3.12.7)
𝐷спреф = 4,12 ∙ (√𝐻𝐴 + √𝐻Ц ) = 17,22км
(3.12.8)
образом,
дальность
действия
РЛС,
указанная
в
ТЗ,
обеспечивается.
Пиковая мощность излучения связана со средней мощностью
излучения следующим образом:
𝑃пер 𝑡и 6457,4 ∙ 2 ∙ 10−7
𝑃ср =
=
= 10,8 Вт
𝑇п
1,2 ∙ 10−4
Допустимая
пиковая
плотность
потока
мощности
(3.12.9)
связана
с
предельным значением допустимой мощности соотношением:
𝑃идоп = 0,25 ∙ 𝑃пред = 0,25 ∙ 406 ∙ 103 = 101,5
кВт
см2
(3.12.10)
Исходя из рекомендаций, данных в [ 1 ] и [ 2 ], возьмем значение 𝑃пред =
406
кВт
см2
Таким образом, пиковая мощность передатчика должна удовлетворять
условию:
𝑃и ≤ 𝑃идоп ∙ 𝑆сеч = 101,5 ∙ 103
Ранее
полученное
кВт
∙ 0,1см2 = 10150 Вт
2
см
значение
соответствует приведенному условию.
44
пиковой
мощности
(3.12.11)
передатчика
Отсюда энергетический потенциал РЛС:
ЭП =
𝑃и
𝑃пр𝑚𝑖𝑛
=
10150 Вт
= 1,51 ∙ 1016
−13
6,7 ∙ 10 Вт
(3.12.12)
С помощью таблиц, представленных в методическом пособии, мы
можем выбрать подходящий тип генератора для мощного передатчика РЛС магнетрон типа BL-237. Максимальная импульсная мощность этого прибора
составляет 10 кВт, а максимальная средняя мощность - 20 Вт, что идеально
соответствует необходимому уровню мощности передатчика РЛС.
В данном контексте не требуется дополнительной уточнительной
информации
о
длине
волны,
поскольку
измеренное
значение
уже
соответствует рабочему диапазону выбранного генераторного прибора,
используемого в передатчике РЛС.
13. Расчет оконечного устройства
Для расчета оконечного устройства необходимо знать реальные
разрешающие способности по дальности и азимуту:
∆𝐷 = ∆𝐷𝑛 + ∆𝐷инд = 𝛾3 ∆𝐷𝑛
(3.13.1)
∆𝛼 = ∆𝛼𝑛 + ∆𝛼инд = 𝛾1 ∆𝛼𝑛
(3.13.2)
где ∆𝐷𝑛 и ∆𝛼𝑛 – потенциальные разрешающие способности.
∆𝐷𝑛 = 0,5 ∙ с ∙ 𝑡и = 30м
(3.13.3)
∆𝛼𝑛 = Θ𝛼 = 2°
(3.13.4)
Выберем в качестве оконечного устройства цифровой измеритель
временных интервалов, который обеспечит измерение величин с высокой
точностью благодаря его пропорциональности к измеряемым величинам.
Таким
образом,
разрешающая
способность
оконечного
устройства
определяется ценой одного эталонного интервала, что позволит получить
результаты с высокой точностью и надежностью:
∆𝐷инд = 0,5𝑐𝑇э
(3.13.5)
∆𝛼инд = Ω𝛼 𝑇э
(3.13.6)
45
Выберем значение периода следования эталонной последовательности
импульсов:
𝑇э = 𝑡и = 200 ∙ 10−9 с = 200 нс
(3.13.7)
В результате, получаем:
∆𝐷инд = 0,5𝑐𝑇э = 0.5 ∙ 3 ∙ 108 ∙ 200 ∙ 10−9 = 30 м
(3.13.8)
∆𝛼инд = Ω𝛼 𝑇э = 60 °⁄с ∙ 200 ∙ 10−9 = 1.2° ∙ 10−5
(3.13.9)
Тогда реальные разрешающие способности по дальности и азимуту
равны:
∆𝐷 = ∆𝐷п + ∆𝐷инд = 30м + 30м = 60 м
(3.13.10)
∆𝛼 = ∆𝛼п + ∆𝛼инд = 2° + 1,2° ∙ 10−5 = 2,000012° ~2°
(3.13.11)
Полученные данные об реальных разрешающих способностях
соответствуют требованиям технического задания.
14. Расчет реальных погрешностей
Реальная погрешность измерения дальности:
2
2
2
𝜎𝐷2 = 𝜎𝐷п
+ 𝜎𝐷инд
+ 𝜎𝐷Σ
(3.14.1)
где потенциальная погрешность:
м
∙ 200 нс
с
= 1,2 м
2√𝜋 ∙ 185
(3.14.2)
2
2
2
2
2
2
𝜎𝐷инд
= ∑ 𝜎𝐷𝑖
= 𝜎𝐷1
+ 𝜎𝐷2
+ 𝜎𝐷4
+ 𝜎𝐷5
= 534,3
(3.14.3)
𝜎𝐷𝑛 =
𝑐𝑡и
2√𝜋𝑞
=
3 ∙ 108
погрешность индикации:
5
𝑖=1
где
𝜎𝐷1 = 15 м
–
погрешность
совмещения
временного
положения
зондирующего импульса с началом развертки;
𝜎𝐷2 = 0,15∆𝐷инд = 0,15 ∙ 30 м = 4,5 м
–
погрешность
совмещения
электронного визира дальности с отметкой цели;
𝜎𝐷4 = (10−4 … 10−5 )𝐷 = 0,2 м – пoгрешнoсть из-за нестабильности частоты
эталонного кварцевого генератора, формирующего метки дальности;
46
–
𝜎𝐷5 = 𝑐𝑇э /2√3 = 17 м
погрешнoсть
дискретности
отсчета
при
инструментальном съеме данных.
Прочие погрешности:
2
2
2
2
𝜎𝐷Σ
= 𝜎𝐷6
+ 𝜎𝐷7
+ 𝜎𝐷8
= 33.6
(3.14.4)
где 𝜎𝐷6 = (10−5 … 10−6 )𝐷 = 0,02 м – погрешность, связанная с условием
распространения радиоволн;
𝜎𝐷7 = (10−5 … 10−6 )𝐷 = 0,02 м – погрешность согласования временных
задержек в отдельных канал РЛС;
𝜎𝐷8 =
𝑙ц
2√3
= 5.8 м
–
погрешность
связанная
с
флуктуациями
радиолокационного центра цели, где 𝑙ц = 20 м – наибольший размах крыла
учебной цели.
В результате реальная погрешность измерения дальности:
2
2
2
𝜎𝐷 = √𝜎𝐷п
+ 𝜎𝐷инд
+ 𝜎𝐷Σ
= √1,44 + 534,3 + 33,6 = 23,86 м
(3.14.5)
Реальная погрешность измерения азимута:
2
2
2
𝜎𝛼2 = 𝜎𝛼п
+ 𝜎𝛼инд
+ 𝜎𝛼Σ
(3.14.6)
где потенциальная погрешность:
Θ𝛼
2°
= 0,08°
(3.14.7)
2
2
2
2
𝜎𝛼инд
= 𝜎𝛼1
+ 𝜎𝛼2
+ 𝜎𝛼5
= 0,09°
(3.14.8)
𝜎𝛼п =
√𝜋𝑞
=
√𝜋 ∙ 185
погрешность индикации:
где 𝜎𝛼1 = 0,15Θ𝛼 + Δ𝛼инд = 0,3° – погрешность определения центра отметки
цели на экране индикатора;
𝜎𝛼2 = 0,3Ω𝛼 𝑇э = 3,6° ∙ 10−6 – погрешность дискретности отсчета угловой
координаты при инструментальном съеме данных;
𝜎𝛼5 = 0,02° - погрешность неточности ориентирования станции на местности;
Прочие погрешности:
2
2
2
𝜎𝛼Σ
= 𝜎𝛼7
+ 𝜎𝛼8
= 0,01о
47
(3.14.9)
где 𝜎𝛼7 = 0,1о – погрешность, связанная с неточностью установки датчика
отметки опорного направления и погрешности люфтов в устройствах
согласования положения антенны и развертки по углу места;
𝜎𝛼8 = 0,3𝑇п Ω𝛼 = 2,16° ∙ 10−3 – погрешность, связанная с конечным числом
импульсов в пачке.
В результате реальная погрешность определения азимута цели:
2
2 + 𝜎2
−3 + 0,09 + 0,01 = 0,326о
𝜎𝛼 = √𝜎𝛼п
𝛼инд + 𝜎𝛼Σ = √6,4 ∙ 10
(3.14.10)
15. Определение характеристик обнаружения
Одна из основных характеристик успешного обнаружения цели в
радиолокационных
задачах
заключается
в
зависимости
вероятности
правильного обнаружения отраженного сигнала от вероятности ложного
обнаружения, определяющейся критерием Неймана-Пирсона. Оптимальный
порог обнаружения, который является значением напряжения, с которым
сравнивается
выходной
сигнал
радиолокационного
приемника,
устанавливается на основе предельного значения вероятности ложного
обнаружения
для
одного
элемента
информации,
контролируемого
радиолокационной станцией пространства.
При использовании когерентной пачки импульсов с точно известными
параметрами, а также белого нормального шума, цель может быть легко
обнаружена методом когерентной серии зондирующих импульсов, который
называется пакетом импульсов. В результате, обнаружение цели становится
значительно эффективнее и точнее.
Ложное обнаружение происходит при превышении порогового уровня
𝑥0 шумовым напряжением на выходе приемника. Условная вероятность
ложного обнаружения:
𝑃лт = 0,5[1 − Φ(𝑥0 )]
2
𝑥
𝑥2
где Φ(𝑥0 ) = √ ∫0 0 exp(− )𝑑𝑥 – функция Крампа.
𝜋
2
Решая полученное уравнение графически:
48
(3.15.1)
Рисунок 3.15.1 – график условной вероятности ложного обнаружения
получаем значение нормированного порога обнаружения, равное 3,3, что
удовлетворяет ранее рассчитанному порогу обнаружения.
Условная вероятность правильного обнаружения зависит от отношения
сигнал-шум на входе решающего устройства:
0,5[1 − Φ(√𝑞 − 𝑥0 )], при √𝑞 ≥ 𝑥0
𝑃по = {
0,5[1 − Φ(𝑥0 − √𝑞)], при √𝑞 ≤ 𝑥0
(3.15.2)
Построим характеристику обнаружения как зависимость 𝑃по (𝑞):
Рисунок 3.15.2 - график условной вероятности правильного обнаружения
Из рисунка 3.15.2 видно, что вероятность правильного обнаружения
0,999 обеспечивается при отношении сигнал-шум не менее 41, что
обеспечивается характеристиками разработанной радиолокационной станции.
16. Итог расчетов
Таблица 3.1 – Сравнение полученных в результате расчетов
характеристик с заданными в ТЗ
49
№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Характеристики РЛС
Максимальная дальность действия,
Dmax, км
Минимальная дальность действия,
Dmin, м
Разрешающая способность по
дальности, ΔD, м
Погрешность измерения дальности,
σ D, м
Зона обзора по азимуту, Φα, град
Сектор обзора по углу места, Φβ,
град
Разрешающая способность по
азимуту, Δα, град
Погрешность измерения азимута, 𝜎α ,
град
Частота повторения зондирующих
импульсов, Fп, кГц
Длительность зондирующих
импульсов, tи, нс
Частота излучения, f0, ГГц
Длина волны излучаемых колебаний,
λ, см
Импульсная мощность передатчика,
Pи, кВт
Средняя мощность передатчика, Pср,
кВт
Требования
технического задания
Результат
проектирования
15
15
100
100
90
60
25
24
360
360
не задается
10
не задается
2
не задается
0,326
не задается
10
не задается
200
3
3
10
10
не задается
10,2
12
10,8
15
Тип антенны
не задается
16
Размеры антенны: dβ, м; dα, м
Ширина диаграммы направленности
антенны:
Θα, град
Θβ, град
Коэффициент усиления антенны
Время обзора, Tобз, с
Угловая скорость вращения антенны,
Ωβ, град/с
Чувствительность приемника, Pпрmin,
Вт
Коэффициент шума
ЭПР объекта наблюдения, σц, м2
Вероятность правильного
обнаружения Pпо
Вероятность ложной тревоги Pлт
не задается
зеркальная
параболическая
0,6 м; 3 м
2
10
не задается
6
2
10
1443,85
5,4
60
60
10-12
6,7∙10-13
не задается
5
2,44
0,5
0,96
0,999
5∙10-4
5∙10-4
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Проведя анализ расчетов, можно сделать вывод о том, что рассчитанная
РЛС удовлетворяет данным, полученным при анализе технического задания,
значит, дальнейшее проектирования данной РЛС целесообразно.
50
Конструкция блока обработки информации
4.
Данная конструкция представляет собой блок прямоугольной формы.
Корпус
блока
предполагается
выполнить
в
компактном
пыле-
и
влагозащищенном корпусе из алюминия марки Д16Т. Приемопередатчик
должен быть оснащен 6 входными разъемами, 5 выходными и 4 разъемами для
подключения различных дополнительных или периферийных устройств.
Входные разъемы должны обеспечить взаимодействие с такими элементами,
как:
приемный
тракт,
блок
НПО-В,
панель
управления,
система
энергопитания. Также предусмотрено два дополнительных разъема для
подключения внешнего оборудования. Выходные разъемы предназначены:

для вывода сигнала, на оперативный пульт управления и
индикации;

для передачи закодированных посылок в антенную систему;

для реализации функционирования с системой подстройки
частоты.
В итоге имеем, что данный блок должен иметь всего 15 отверстий, под
соответствующие разъемы. Так же необходимо учесть систему охлаждения,
поэтому для нее тоже предусматривается отдельное отверстие, так как
предусматривается эксплуатация системы, при высоких температурных
показателях. Стоит заметить, что такие элементы как процессор обработки
информации, системные платы и АЦП, будут вносить немалый вклад в
тепловой нагрев всей системы в целом. Реализация охлаждения в
разрабатываемом устройстве будет осуществляться с помощью термопасты,
радиаторов
и
медных
теплоотводов,
обеспечивающих
отведение
необходимого количества тепловой энергии из системы. Но стоит заметить,
что другие фирмы изготовители приемопередающих блоков, зачастую ставят
в подобные системы радиаторы, с вентилируемым принципом охлаждения.
Поэтому при проектировании конструкции данного блока предусмотрено
51
отверстие для охлаждения.
Рисунок 4.1 – Разъем MCX диаметр 3,75 мм.
Рисунок 4.2 – разъем USB 3.0
52
Рисунок 4.3 – разъем VGA
Рисунок 4.4– разъем питания IEC
В состав блока БОИ необходимо включение ЦАП, АЦП и сигнального
процессора для обработки сигналов. Предусматривается ввод и вывод
сигналов с помощью разъемов диаметром 3,75 мм, а также разъемов VGA для
вывода видеоизображения на цифровой индикатор, разъемов USB для
подключения дополнительных устройств. Массогабаритные характеристика
53
данного изделия следующие: длина 230 мм, ширина 230 мм, высота 60 мм.
Предусматривается толщина стенок 4 мм. Материал изготовления корпуса
предполагается из алюминия Д16Т, что обеспечит необходимую теплоотдачу,
и скажется на прочности конструкции в целом. Нормативный документ к
материалу ГОСТ 4784-97.
Рисунок 4.5 – Корпус блока обработки информации
При
разработке
корпуса
блока
приемопередатчика
проектная
деятельность была осуществлена в строгом соответствии с требованиями
ГОСТ 14254-96, в котором ясно определена степень герметичности прибора,
соответствующая стандарту IP45. Это обеспечивает надежную защиту от
проникновения внутрь оболочки проволоки и твердых тел диаметром более 1
мм, а также от воздействия струй воды, направленных на корпус из любого
угла. Для максимальной защиты от внешних воздействий, таких как попадание
пыли и влаги, была предусмотрена специальная технология прорезинивания
отверстий с плотным прилеганием к корпусу конструкции.
54
Внутри блока устанавливаются АЦП К1113ПВ1А, сигнальный
процессор 892ВМ2Я (MC-24), и ЦАП AD557JNZ, выполняющие задачи по
преобразованию и обработке сигналов.
Рисунок 4.6 – АЦП К1113ПВ1А
Рисунок 4.7 – игнальный процессор 892ВМ2Я (MC-24)
Рисунок 4.8 – ЦАП AD557JNZ
55
5.
Реализация принципиальной схемы устройства
При проектировании системы был выбран ключевой элемент функциональный узел аналого-цифрового преобразования (АЦП), чтобы
обеспечить рабочую схему. С учетом созданной функциональной схемы,
целесообразно использовать десятиразрядный АЦП К1113ПВ1А, который
является законченным аналого-цифровым преобразователем и обеспечивает
высокое разрешение на 10 двоичных разрядов. Основная функция данного
семейства микросхем - последовательное приближение аналого-цифрового
преобразования, что является необходимым условием для выполнения задачи.
Предполагается, что для подключения АЦП к шине будет использован
формирователь. Среди всех возможных вариантов выбора, оптимальным
решением считается восьмиканальный двунаправленный формирователь
КР1533АП6 с тремя состояниями на выходах, имеющий неинвертирующую
полярность. На принципиальной схеме этот компонент обозначен как D2.
Однако, если разрядность АЦП и формирователя различна, возникает
проблема, которая может быть решена путем параллельного включения двух
микросхем
КР1533АП6.
В
этом
случае
первая
микросхема
будет
функционировать полностью, а вторая будет работать частично, обеспечивая
работу двух каналов. Таким образом, данное решение позволит обеспечить
правильное функционирование системы.
После выхода ФНЧ, обозначенного маркировкой MAX291CPA, сигнал
направляется на АЦП. Управляющий вход, который является общим для всех
трех микросхем, получает сигнал с дешифратора адреса. Этот вход
используется для считывания данных из шины и сброса предыдущей
информации перед следующим отсчетом сигнала АЦП.
56
D1
Вход
+12
-12
+5
D2
14
R4
R3
R4
c1
AGND
АЦП
13
AIN
12 BOFS
11 UREF
10 Ucc
9 DGND
8 CLK
7
CS
6
RD
DB
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
15
16
17
18
19
20
1
2
3
4
BUSU 5
2
3
4
5
6
7
8
9
+5 В 1
19
А0
А1
А2
А3
А4
А5
А6
А7
F
АП6
В0
В1
В2
В3
В4
В5
В6
В7
18
17
16
15
14
13
12
11
19
18
17
16
15
14
13
12
20
+5 В
Т
Ucc
ОЕ
GND 10
GND
Вход
управления
D3
11
2
3
4
5
6
7
8
9
12
+5 В 1
А6
13
19
SD4
А5
14
SD5
А4
SD6
А3
SD7
А2
SD8
C11
SD9
C12
цепь
конт.
SD0
А9
SD1
А8
SD2
А7
SD3
10
А0
А1
А2
А3
А4
А5
А6
А7
F
АП6
В0
В1
В2
В3
В4
В5
В6
В7
18
17
16
15
14
13
12
11
11
10
20
+5 В
Т
Ucc
ОЕ
GND 10
GND
15
16
17
18
19
Рисунок Ошибка! Источник ссылки не найден..1 – АЦП и формирователь
57
6.
Технико-экономическое обоснование
При изучении воздушного пространства, важную роль играют вопросы
конструирования
и
принципов
работы
различных
РЛС.
Однако,
использование серийных систем связи для учебных целей нецелесообразно,
поскольку
любая
производственная
компания
предоставляет
только
потребительские данные, а схема подключения и принципиальная схема
остаются недоступными для ознакомления. Кроме того, высокая стоимость
радиолокационных систем ограничивают их распространение. Вместо этого,
проектируемые системы могут быть упрощены с сохранением ключевых
качеств реальных систем связи, тем самым повышая их доступность и
понимание принципов работы. Одним из достоинств таких систем является их
простая схема.
Представим основные технические характеристики и параметры
разрабатываемого устройства в таблице 6.1.
Таблица 6.1 Основные технические характеристики и параметры
№
п/п
Значение характеристик
Характеристики и параметры
и параметров
1
Максимальная дальность действия
системы
15 км
2
Вероятность появления ошибки
5∙10-4
3
Основной вид помехи
тепловой шум приемника
4
Условия эксплуатации
работа в стандартных
условиях
5
Вид выпуска продукции
малая партия
В качестве аналога выберем радиолокационную систему посадки РСП10МН, производимую ОАО «Избербашский радиозавод им. Плешакова П. С.»
Сравнительная характеристика проектируемого устройства с аналогом
приведена в таблице 6.2.
58
Таблица 6.2 Сравнительная характеристика проектируемого устройства
с аналогом.
№
Проектируемое
Параметры и характеристики
РСП-10МН
1
Быстродействие
Среднее
Высокое
2
Точность
Средняя
Высокая
3
Потребляемая мощность
Высокая
Малая
4
Дальность действия
150 км
15 км
5
Надежность
150000 ч
300000 ч
6
Ориентировочная цена
45000000 руб
п/п
устройство
На начальном этапе технико-экономического анализа необходимо
разработать ленточный график изготовления и испытания макета. На основе
проведенного анализа ленточный график имеет вид таблицы 6.3. В графике
отражены этапы проектирования и конструирования, причем для каждого
этапа указана трудоемкость в виде часового эквивалента.
Таблица 6.3 – Ленточный график работы
№ Этап работы
Часы работы
Подготовка материала для
1 разработки проекта и выдача 30
ТЗ
Изучение литературы,
2
60
анализ ТЗ
Разработка структурной,
функциональной и
3
50
принципиальной схем
системы
4 Разработка конструкции
30
Изготовление комплекса
5
50
технической документации
6 Изготовление макета
200
№ Этап работы
Часы работы
59
Проведение
7 экспериментальных
исследований
Оформление документации
8
по результатам испытаний
Изготовление опытного
9
образца прибора
Исследование образца,
10
доработка и оформление
50
30
50
30
После того, как устройство было разработано, необходимо провести
расчет его себестоимости, учитывая все необходимые факторы. Это включает
в себя накладные расходы, стоимость сырья и материалов, стоимость
покупных изделий и заработную плату. Для определения заработной платы
персонала, участвующего в создании макета, были выбраны следующие
ставки: руководитель проекта – 200 тыс. руб; программист – 150 тыс. руб;
инженер – 140 тыс. руб.; электронщик - 110 тыс. руб; регулировщик, слесарь,
электромонтажник – 90 тыс. руб; мастер – 70 тыс. руб.
В проведенных расчетах принят размер среднемесячного часового
фонда 176 часов. Рассчитывая часовые ставки, получим: руководитель проекта
– 1136,4 руб., программист – 852,3 руб., инженер – 795,4 руб., электронщик –
625 руб., регулировщик, слесарь, электромонтажник – 511,3 руб., мастер –
397,7 руб.
Основные этапы научно-исследовательской работы (НИР) и основная
заработная плата за конкретный вид работ приведены в таблице 6.4.
60
Таблица 6.4 Этапы научно-исследовательской работы
Этапы НИР
Исполнитель
Трудоемкость,
час
Часовая
ставка,
руб.
ЗПосн ,
руб.
Подготовка
материала для
разработки
проекта и выдача
ТЗ
Инженер
30
795,4
23862
Изучение
литературы,
анализ ТЗ
руководитель проекта
60
1136,4
68184
Разработка
структурной,
функциональной
и
принципиальной
схем системы
Инженер
50
795,4
47724
Разработка
конструкции
Инженер
30
795,4
23862
Изготовление
комплекса
технической
документации
Инженер
50
795,4
39770
инженер,
электронщик, мастер,
200
2329,4
465880
50
1647,7
82385
Изготовление
макета
Проведение
экспериментальн
ых исследований
электромонтажник
программист,
инженер
61
Этапы НИР
Исполнитель
Трудоемкость,
час
Часовая
ставка,
руб.
ЗПосн ,
руб.
Оформление
документации по
результатам
испытаний
руководитель проекта
30
1136,4
34092
инженер,
электронщик, мастер,
50
2329,4
116470
30
3465,8
103974
580
-
1006203
Изготовление
опытного
образца прибора
Исследование
образца,
доработка и
оформление
электромонтажник
руководитель проекта,
инженер,
электронщик, мастер,
электромонтажник
Итого
-
Также
необходимо
учесть
материалы,
использованные
при
проектировании, а также при производстве образца.
Перечень используемых составляющих системы и затраты на их
производство приведены в таблице 6.5. Аналогично для покупных изделий
расход материалов и его стоимость приведены в таблице 6.6.
62
Таблица 6.5 – Стоимость составляющих системы
Наименование
Расход, шт.
Стоимость, руб.
Антенная система
1
19000
Приемное устройство
Передающее
устройство
Гетеродин
1
24000
1
25000
1
36000
Система СДЦ
Блок обработки
информации
Цифровой индикатор
1
20000
1
65000
1
15000
Синхронизатор
Устройство
управления
Итого
1
8000
1
38000
9
250000
Таблица 6.6 – Стоимость расходных материалов
Наименование
Расход
Стоимость, руб.
Радиодетали
-
100000
Алюминий Д16Т
0,2 м2
60000
Пластмассы
5 м2
600
Припой
1 кг
1000
Краска
10 кг
5000
Провода
20 м
10000
Флюс
0,5 л
2000
Итого
178600
Таким образом, возможно вычислить общие расходы на разработку и
производство опытного образца (таблица 6.7).
63
Таблица 6.7 – Общие расходы
Наименование
Стоимость, руб.
НИР
1006203
Составляющие системы
250000
Расходные материалы
178600
Дополнительная оплата (20% от НИР)
201241
Накладные расходы (100% от расходных материалов)
178600
Итого
1814644
В таблице 6.8 приведен расчет цены потребления аналога и разработки.
При определении единовременных капитальных затрат экспертная оценка
расходов на транспортировку, стоимость комплекта запасных частей составит:
для аналога – 10 %, для разработки – 10 % к рыночной цене. При оценке
эксплуатационных расходов экспертная оценка затрат на обслуживание,
ремонт и др. составит: для аналога – 10 %, для разработки – 10 % к рыночной
цене.
Цена потребителя может быть использована как интегральный
экономический показатель (Ic). Рассчитаем ее по формуле:
𝐼𝑐 = 𝐾 + 𝐶э
(6.1)
где К – единовременные затраты на разработку (приобретение) и внедрение
изделия;
𝐶э - текущие затраты на эксплуатацию за выбранный для сравнения период
работы изделия.
Отношение интегрального стоимостного показателя разработки к
интегральному стоимостному показателю аналога называют коэффициентом
цены потребления:
𝐾э =
𝐼𝑝
𝐼𝑎
где 𝐾э - коэффициент цены потребления;
𝐼𝑝 – стоимостной показатель разработки;
𝐼𝑎 – стоимостный показатель аналога.
64
(6.2)
Таблица 6.8 – Сравнение разрабатываемой системы с аналогом
Наименование статьи
калькуляции
Единовременные
затраты К
Текущие затраты на
эксплуатацию изделия,
𝐶э
Итого, интегральный
стоимостный
показатель (цена
потребления), 𝐼𝑐
Коэффициент цены
потребления, 𝐾э
РСП-10МН (аналог)
Разрабатываемый
продукт
45000000
1814644
95000
10500
45095000
1825144
0,04
Последним этапом определяем технико-экономическую эффективность
разработки:
Эср =
𝐾𝑘
𝐾э
(6.3)
где Эср – сравнительная технико-экономическая эффективность разработки;
𝐾𝑘 – интегральный показатель качества;
𝐾э – интегральный показатель цены потребления.
Эср =
𝐾𝑘 1,54
=
= 38,5
𝐾э 0,04
Значение данной величины указывает на то, что разработка является в
38,5 более технико-экономически эффективной, чем ее ближайший аналог,
что говорит о целесообразности ее внедрения.
65
7.
Безопасность и экологичность проекта
Для эффективного обеспечения безопасности в системе необходимо
провести
системный
определяющие
анализ,
появление
который
позволит
нежелательных
выделить
событий,
и
факторы,
разработать
соответствующие меры и действия для предотвращения их возникновения.
Системный анализ включает в себя комплекс мер и методов, позволяющих
оценить вероятность появления аварийных ситуаций в функционирующей
системе. На основе полученных результатов разрабатываются меры
минимизации вероятности возникновения аварий и обеспечения безопасной
эксплуатации системы.
Для достижения максимально эффективных решений, проводится
моделирование
условий,
способствующих
возникновению
негативных
воздействий, которые являются наиболее актуальными в данной системе. В
рамках системного анализа создается дерево отказов, которое позволяет
выявить закономерности в проектировании устройства и предотвратить
возникновение аварийных ситуаций.
Проведем анализ потенциальных причин, когда система не работает, а
результаты представим в виде дерева причин.
Полную неработоспособность устройства выберем головным событием.
Причины приводящие к этому:
– отказ элементов схемы;
– отсутствие питания;
– человеческий фактор.
Каждое из этих событий может быть вызвано рядом других событий.
Отказ элементов схемы может произойти по одной из следующих причин
– неисправные радиоэлементы;
– дефект сборки;
– короткое замыкание.
66
Радиоэлементы могут быть неисправны по следующим причинам
– радиоэлементы были неисправны до монтажа;
– радиоэлементы были повреждены во время монтажа.
Повреждения во время монтажа могут быть в результате
– несоблюдение норм при разработке;
– использование некачественных материалов.
Дефекты сборки могут возникнуть в связи
– несоблюдение норм на предприятии;
– некачественный монтаж элементов;
– некачественные контактные материалы.
Определим причины, которые могут привести к короткому замыканию
– попадание проводников в схему;
– некачественная изоляция.
Некачественная изоляция, в свою очередь, может возникнуть в
результате
– неправильные условия хранения;
– несоблюдение мер эксплуатации.
Отсутствие питания может произойти по одной из следующих причин
– выход строя из аккумуляторной батареи;
– разряд аккумуляторной батареи;
– обрыв питающей цепи.
Причины, в результате которых может выйти из строя аккумуляторная
батарея
– тряска при транспортировке;
– износ.
Аккумуляторной батареи может разрядиться в результате следующих
событий
– короткое замыкание;
– длительная работа.
Короткое замыкание может возникнуть по следующим причинам
67
– попадание проводников на аккумуляторную батарею;
– повреждение целостности.
Целостность аккумулятора может быть нарушена в результате
– удары, тряска;
– износ.
События, из-за которых, может возникнуть обрыв питающей цепи
– некачественная пайка;
– удары, тряска.
Человеческий фактор включает следующие ситуации
– преднамеренное физическое воздействие на устройство;
– непреднамеренное физическое;
– неправильные настройки программного обеспечения.
Непреднамеренное физическое воздействие на устройство может
включать в себя
– воздействие неправильное подключение устройства;
– несоблюдение мер эксплуатации.
За устройством нужен постоянный контроль и проверка его рабочим
состоянием. Отсутствие контроля может быть вызвано рядом причин, среди
которых могут быть
– низкая квалификация обслуживающего персона;
– халатность.
Возникновение таких неучтенных событий, зачастую может привести к
нарушению функционирования всей системы в целом, а также и к более
серьезным происшествиям. Поэтому для устранения возможных аварийных
ситуаций предлагаются следующие методы решения данной проблемы:
А) Обслуживающий
персонал
должен
иметь
высокий
уровень
квалификации, должен соответствовать по медицинским и психологическим
показателям, для выполнения данной деятельности.
Б) Перед работой с проектируемой системой, необходимо провести
ежедневное техническое обслуживание.
68
В) С определенной периодичностью, должны проводиться плановые
профилактические проверки технического состояния данного устройства.
Анализы возможных результатов источников отказа устройства
показаны на рисунке 7.1 в виде "дерева отказов".
69
Рисунок 7.1 – Дерево отказов устройства
70
Можно воспользоваться деревом причин для определения мер по
повышению надёжности устройства. Нужно провести меры по устранению
образования исходных событий, чтобы избежать главное событие.
Основным исходным событием неисправности устройства, в частном
случае, является человеческий фактор. Выражаться может в несоблюдении
правил эксплуатации прибора (температурный режим, повышенная влажность
воздуха и т.д.) или на этапе производства (изготовление печатных плат,
микросхем и различных комплектующих) некачественный материал, удары и
т.д.
Уточним организационные и организационно-технические меры по
устранению появления ненужных событий.
Позволит избежать значительного числа нежелательных событий
соблюдение
правил
эксплуатации
устройства.
Поэтому
необходимо
качественно и подробно оформлять конструкторскую документацию и
технические условия, где будут показаны правила и условия эксплуатации
устройства, вести вводный инструктаж с обслуживающим персоналом именно
перед использованием прибора, а также проверку знаний по охране труда (для
инженера – 1 раз в год, для техника – 2 раза в год), нанимать работников с
квалификацией.
Не следует подвергать изделие ударам, перегибам и перегревам для
повышения надёжности устройства. Как известно именно психологическое и
физическое состояние работников влияет на трудоспособность, здесь важно
брать в расчёт эти требования, в следствие этого нужны методы контроля
состояния работников, если этих методов нет, то необходимо в кратчайшие
сроки их разработать.
Как наиболее заметно влияющих на его правильную работоспособность,
важно соблюдение температурного и воздушного режимов при работе
прибора, поэтому важно
размещать
устройство
в соответствующих
климатических условиях, для которых спроектирован этот прибор.
71
Особое внимание заслуживает статическое электричество. По двум
основным направлениям ведётся защита от статического электричества:
устранение уже образовавшихся зарядов и уменьшение интенсивности
генерации электрических зарядов.
Первое достигается следующими методами
– заземление электропроводных частей технического оборудования;
– уменьшение удельного поверхностного и объемного электрического
сопротивления
– применение нейтрализаторов статического электричества.
Второе достигается за счёт
– использование
слабо
электризующих
или
не
электризующих
материалов;
– смешивание материалов, которые при взаимодействии с элементами
технологического оборудования заряжаются разноименно.
Так же следует принимать следующие меры
– обслуживание системы должен производить квалифицированный
персонал;
– должны проводиться плановые профилактические проверки работы
системы.
Работа устройства осуществляется как в помещении, так и вне
помещений лаборатории. Данное помещение относится к помещениям
категории «Г» взрывопожарной и пожарной опасности [25] и второй степени
огнестойкости. При эксплуатации системы вероятность воспламенения очень
мала. Создать пожарную опасность могут элементы электронной схемы и
соединительные провода. Нагреваются электрическим током действующие
радиотехнические детали, греются окружающие их воздух и соседние детали.
Возможно разложение изоляционных материалов и выделение различных
горючих веществ при нарушении температурных режимов, так как
изоляционные материалы не теплостойки. Их этого следует вывод, что в ПК
72
важно
избегать
нагрева
и
излучения
тепла
деталями
из
легко
воспламеняющихся материалов.
На начальной стадии возникновения пожара тушение осуществляется
первичными средствами пожаротушения – огнетушителями. Для тушения
пожара
оборудования,
находящегося
под
напряжением,
используют
углекислотные огнетушители. В конкретном случае используются ручные
огнетушители типа ОУ-5. В лаборатории должны быть средства извещения,
позволяющие быстро вызвать городскую пожарную часть. Наиболее часто в
качестве средства извещения используется телефонная сеть, к которой
подключена приемная станция. Она принимает сигналы от извещателей и
передает их в здание пожарной команды. Комбинированные, автоматические
извещатели применяются чаще всего, реагирующие на тепло и дым. Будем
использовать извещатель типа СПДУ-1, который предназначен для подачи
звуковой и световой сигнализации в случае открытого огня и дыма в
помещении.
Для контроля пожарной безопасности, почти на всех предприятиях, в
организациях и учреждениях существует пожаронадзор, в его обязанности
входит: выполнение правил и требований противопожарного режима,
проверка исправности приборов отопления, обеспечение исправности и
постоянной готовности к действию имеющихся средств пожаротушения и
сигнализации.
Проблема охраны окружающей среды на сегодняшний день стала одной
из самых острых и актуальных. В связи с не совершенствованием технологий
резко увеличилось количество вредных выбросов, которые негативно влияют
на окружающую среду.
В процессе изготовления устройств происходит выброс вредных
токсичных веществ в атмосферу. Это обусловлено необходимостью
использования химических веществ, таких как канифоль, лаки, свинец, припой
и олово, при пайке радиоэлементов и изготовлении печатных плат. Однако,
сегодняшние основные методы защиты окружающей среды заключаются в
73
ограничении токсичных веществ в зоне их образования и очистке
загрязненного воздуха в специальных аппаратах. В качестве таких аппаратов
могут
применяться
абсорбционные,
хемо-сорбционные,
термические
нейтрализаторы, многоступенчатые очистители (пылеуловители, уловители
газов, уловители туманов и твердых примесей). Не менее важным является
использование
качественного
сырья
и
внедрение
новых
методов
производства, отвечающих требованиям повышенной экологичности, для
уменьшения негативного воздействия на окружающую среду.
Утилизация электронных приборов не требует специальных мер по
охране окружающей среды, за исключением приборов, содержащих ртуть. В
процессе
утилизации
приборы
разделяются
на
составные
части:
конденсаторы, светодиоды, печатные платы и прочее. Детали из пластика
могут быть переработаны, а компоненты, содержащие ртуть, подлежат
демеркуризации.
Отходы
собираются
в
специальные
контейнеры
и
отправляются на полигоны, которые содержат санитарно-защищенные зоны.
Переработка на полигонах включает физико-химические методы, термическое
обезжиривание, подрыв баллонов в специальной камере, затаривание отходов
в герметичные контейнеры и их захоронение.
74
Заключение
При
написании
выпускной
квалификационной
работы,
было
реализовано проектирование радиолокационной системы с селекцией
движущихся целей.
Разрабатываемая
необходимым,
но
и
система
полностью
самым
жестким
соответствует
требованиям
не
в
только
инженерно-
конструкторской сфере. С точки зрения функциональности, рассматриваемое
устройство удовлетворяет поставленному техническому заданию.
В
ходе
дипломного
проектирования
были
разработаны
принципиальные и структурные схемы системы. Данные схемы полностью
удовлетворяют нормам контроля и готовы к реализации в производственной
сфере.
Были произведены расчёты основных экономических показателей, на
основе которых можно сделать вывод о целесообразности использования
проектируемой системы.
Так же в ходе работы были рассмотрены вопросы, связанные с мерами
по повышению надежности и безопасности, а также экологичности проекта.
Список использованных источников
1.
Проектирование радиотехнических систем : учебное пособие /
В.А. Алехин, В.Т. Лобач, М.В. Потипак ; Южный федеральный университет.
– Ростов-на-Дону – Таганрог : Издательство Южного федерального
университета, 2016. – 218 с.
2.
Проектирование радиолокационных систем: учебное пособие /
Лобач В.Т., Потипак М.В.; Южный федеральный университет. – Ростов-наДону; Таганрог : Издательство Южного федерального унивеститета, 2016. –
108 с.
75
3.
Авиационные радиолокационные комплексы и системы: учебник
для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС/ П.И. Дудник, Г.С. Кондратенков,
Б.Г. Татарский, А.Р. Ильчук, А.А. Герасимов. Под ред. П.И. Дудника. – М.:
Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006 – 1112 с.
4.
Основы
функционирования
средств
радиотехнического
обеспечения полетов. учеб. пособие Р.В.Данилов, Е.Н. Моисеенко, А.В.
Семенчук, П.В. Дырдин, УВЦ ЮФУ. - Таганрог, 2016.
5.
систем:
Лукьянчук А.Г. Основы проектирования радиоэлектронных
Методические
указания
к
курсовому
проектированию
А.Г.
Лукьянчук– Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2011 – 60 с
6.
Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое
применение: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. – 1104 с.
7.
Телекоммуникационные системы и сети: Учебник / Г.П. Катунин,
Г.В. Мамчев, В.Н. Попантонопуло; Под ред. В.П. Шувалова. – Н.: ЦЭРИС,
2000. – Т.2. – 623 с.
8.
Прокис Дж. Цифровая связь: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 2000.
9.
Чернышов В.П. Антенно-фидерные устройства радиосвязи и
- 800с.
радиовещания. – М.: Связь, 1978. – 288 с.
10. Алехин В.А., Евдокимов О.Ю., Евдокимов Ю.Ф. Методические
указания по дипломному проектированию. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. –
73 с.
11. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки
сигналов: Пер. с англ. - М.: Мир, 1978. - 848 с.
12. Радиоприемные устройства / Под ред. Н.Н. Фомина. – М.: Радио
и связь, 1996. – 512 с.
13. Радиорелейные и спутниковые системы передачи / Под ред. А.С.
Немировского. – М.: Радио и связь, 1986. – 392 с.
76
14. Кантор Л.Я. Спутниковые системы связи на низких орбитах //
Вестник связи. – 1995. – № 12. – С. 14–15.
15. Андрианов В.И. Сотовые, пейджинговые и спутниковые средства
связи. – СПб.: БХВ – Петербург, 2001. – 399 с.
16. Катунин Г.П. Системы и устройства радиосвязи: Учебное пособие.
– Новосибирск: СибГАТИ, 1998. – 164 с.
17. Додд А.З. Мир телекоммуникаций: Обзор технологий и отрасли:
Пер. с англ. – М.: ЗАО ‘Олимп-Бизнес’, 2002. – 393 с.
18. Калашников Н.И., Степанов А.П. Расчет помех в многоканальных
системах связи с ЧМ–ЧРК // Радиоэлектроника. – 1984. – Т.27, № 9. – С. 61–
62.
19. Богомолова И.С. Методические указания по выполнению
технико-экономического
обоснования
дипломных
работ
студентов
инженерных специальностей. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. – 28с.
20. Бакаева Т.Н., Толмачева Л.В. Безопасность и экологичность в
выпускной
работе
(проекте):
Методическая
разработка
к
разделу
«Безопасность и экологичность» в выпускной квалификационной работе
(ВКР, проекта) для бакалавриата и специалитета. – Ростов-на-Дону: Изд-во
ЮФУ, 2015. – 48 с.
21. Приказ Министерства образования и науки РФ от 24 января 2011
г.
N
83
"Об
утверждении
и
введении
в
действие
федерального
государственного образовательного стандарта высшего профессионального
образования
по
направлению
подготовки
(специальности)
162001
Эксплуатация воздушных судов и организация воздушного движения
(квалификация (степень) "специалист")" правила технической эксплуатации
радиоэлектронных средств наблюдения;
22. Межгосударственный
стандарт
ГОСТ
2.612-2011
"Единая
система конструкторской документации. Электронный формуляр. Общие
положения" (введен в действие приказом Федерального агентства по
техническому регулированию и метрологии от 3 августа 2011 г. N 210-ст);
77
23. Межгосударственный
стандарт ГОСТ 15150-69
"Машины,
приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных
климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и
транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней
среды" (утв. постановлением Госстандарта СССР от 29 декабря 1969 г. N 1394)
(с изменениями и дополнениями);
24. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 50571.5.54-2013/МЭК 603645-54:2011 "Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Выбор и монтаж
электрооборудования. Заземляющие устройства, защитные проводники и
защитные
проводники
уравнивания
потенциалов"
(утв.
приказом
Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6
сентября 2013 г. N 976-ст)
25. НПБ 110-99 «Перечень зданий, сооружений, помещений и
оборудования,
подлежащих
защите
автоматическими
установками
пожаротушения и автоматической пожарной сигнализации»
26. Свод
правил
СП
12.13130.2009
«Определение
категорий
помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной
опасности (с Изменением N 1)»
27. Свод правил СП 9.13130.2009, Техника пожарная. Огнетушители.
Требования к эксплуатации, ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009;
28. ГОСТ Р 53325-2012 Техника пожарная. Технические средства
пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний (с
Изменениями N 1, 2);
29. Федеральный закон №7, "Об охране окружающей среды",
Государственной Думой, 2002;
30. СН 1042-73 и стандартами системы «Охрана природы»;
31. Постановление Правительства РФ от 3 сентября 2010 г. N 681 "Об
утверждении Правил обращения с отходами производства и потребления в
части осветительных устройств, электрических ламп, ненадлежащие сбор,
накопление,
использование,
обезвреживание,
78
транспортирование
и
размещение которых может повлечь причинение вреда жизни, здоровью
граждан, вреда животным, растениям и окружающей среде" (с изменениями и
дополнениями)
32. Налоговый кодекс Российской Федерации (НК РФ).
33. Федеральный закон от 26 марта 2003 г. N 35-ФЗ "Об
электроэнергетике"
(с
изменениями
и
дополнениями)
обязательный
раздельный учет организациями, осуществляющими регулируемые виды
деятельности, объема продукции (услуг), доходов и расходов на производство,
передачу и сбыт электрической энергии.
34. Постановление от 15.12.2010 № 19/1 Об установлении цен
(тарифов) на электрическую энергию для населения и потребителей,
приравненных к категории население, по Ростовской области «О тарифах
электроэнергии для населения»
79
Анализ ТЗ (плакат)
80
Структурная и функциональная схемы системы (чертеж)
81
Принципиальная схема системы (чертеж)
82
Чертеж общего вида блока обработки информации (чертеж)
83
Результаты проведения расчетов системы (плакат)
84
Результаты экономических расчетов (плакат)
85
Плакат по безопасности и экологичности проекта (плакат)
86