СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2014

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 16 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2014 сматриваемом случае речь идёт о том, как спецификация ARINC 818-2 позво- ляет датчику лучше обнаруживать, клас- сифицировать и отслеживать цель. Подразумевается использование вы- сокоскоростного ИК-датчика с разре- шением 2000 × 2000, 14-разрядной цвет- ностью (чёрно-белый режим) и с дву- направленным интерфейсом по специ- фикации ARINC 818. Скорость передачи сигнала от датчика – 8,5 Гбит/с, к дат- чику – 1,0625 Гбит/с. Вначале датчик работает в режиме полной разрешаю- щей способности 2000 × 2000 на часто- те 100 Гц, что требует скорости пере- дачи 7,34 Гбит/с. Это вполне уклады- вается в возможности одного канала ARINC 818 (скорость 8,5 Гбит/с) или двух связанных каналов (со скоро- стью 4,25 Гбит/с каждый). Для того что- бы обеспечивалась требуемая пропуск- ная способность, 14-разрядные пиксе- ли упаковываются вплотную, а не по тому варианту, когда для размещения 14-разрядного пикселя использует- ся 16-разрядное слово. Как показано на рисунке 7, изображение с полным разрешением имеет три области инте- реса, но одна из них становится обла- стьюнепосредственной угрозы, требу- ющей принятия мер противодействия. Используя функцию выделения полос/ областей интереса, предусмотренную в спецификации ARINC 818, интерфейс передачи только данных от видеопро- цессора к датчику выделяет для более плотного отслеживания область инте- реса размером 512 × 512. После этого датчик начинает передавать изображе- ние данной области с частотой 1000 Гц. Это позволяет системе противодей- ствия захватить объект-цель (например, ракету) и вести её с достаточно высо- кой для приведения в действие средства электронного или лазерного противо- действия точностью. Одной из главных проблем любой системы управления является пробле- ма минимизации сигнала ошибки – раз- ности между фактическим положени- ем цели и тем её положением, которое формируется в системе в качестве про- гноза. Учитывая тот факт, что совре- менные ракеты «земля–воздух» могут развивать скорость до 2380 м/с (число Маха = 7), даже при частоте обновле- ния изображения равной 1000 Гц, изме- нение положения цели за период сме- ны кадров может достигать 2,38 м (точ- ное значение этого параметра зависит от ориентации отслеживаемой цели). Конечно, современные системы управ- ления умеют отрабатывать алгоритмы оценивания состояния цели (положе- ние/скорость). Однако эти алгоритмы не являются безошибочными, и ввод в контроллер фактических значений положения и скорости цели, а не рас- чётных их значений, минимизирует ошибку. Система, построенная с при- менением интерфейса ARINC 818, будет ограничена в большей степени реаль- ной скоростью обновления инфор- мации в системе управления или вре- менем, необходимым для преобра- зования в цифровые данные сигнала с ИК-датчика, чем скоростьюпередачи данных по каналу ARINC 818. Например, автономная цифровая система управ- ления двигателем (Full Authority Digital Engine Control, FADEC), устанавливае- мая на турбинном двигателе самолёта, в общем случае имеет частоту обновле- ния данных всего 5 мс и 20 мс (200 Гц или 50 Гц). Это определяется динамикой (частотной характеристикой) двигате- ля (противопомпажная защита и защи- та от превышения частоты вращения вала). А вот динамика летящей раке- ты, для обеспечения достаточной точ- ности отслеживания, требует обнов- ления данных с частотой в диапазо- не 1000…10 000 Гц. Если бы ИК-датчик и компьютер, отрабатывающий алго- ритмы слежения за целью, были бы спо- собны работать с такими частотами, то со стороны канала связи по специфи- кации ARINC 818 ничто не препятство- вало быформированию области инте- реса размерами 128 × 128 пикселей и с частотой обновления 10 000 Гц. Так что спецификация ARINC 818-2, кото- рая предусматривает двунаправленную связь (позволяющуюпередавать управ- ляющие сигналы), выделение областей интереса и переменную скорость пере- дачи видеоизображений, имеет два клю- чевых достоинства: ● построенный на её основе физиче- ский интерфейс с датчиком не ока- жется узким по пропускной способ- ности местом; ● возможность пересылать информа- цию, отображающую область интере- са, создаёт предпосылки к более точ- ному слежению за целью и к устране- нию соответствующей угрозы. Возможна некоторая вариация опи- санного примера, в которой интерфейс ARINC 818 конфигурируется на переда- чу «комбинации изображений». Отправ- ляются изображения всей картинки и картинки области интереса с пол- ным разрешением (например, с часто- той обновления 20 Гц) и изображения только одной области интереса с часто- той 1000 Гц или даже «одновременно» могут передаваться изображения пяти разных областей интереса с частотой обновления 200 Гц каждая. Такое реше- ние позволило бы сохранять контроль над ситуацией в целом и в то же время внимательно отслеживать цель, пред- ставляющую наибольшую угрозу. П РИМЕР ПРИМЕНЕНИЯ СТАНДАРТА ARINC 818 №3: Д АТЧИК С УЛЬТРАВЫСОКОЙ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ ДЛЯ СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ЦЕЛЯМИ В ОБШИРНОМ РАЙОНЕ Спецификация ARINC 818-2 преду- сматривает расширение диапазона ско- рости передачи от FC 8x до верхнего Рис. 7. Последовательность изображений – первое с полным разрешением и обновлением с частотой 100 Гц, следующие – с обновлением выделенной области интереса с частотой 1000 Гц