СЛЕДЯЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ (Курсовой проект Следящий измеритель скорости)

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(технический университет)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ:

СЛЕДЯЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ

Выполнил:

ст. гр. ВРУ-3-02

Проверил:

М

Москва

2006

ВВЕДЕНИЕ

(к дипломному проектированию)

Проблема обнаружения и, в особенности, сопровождения движущихся целей на фоне пассивных помех была и остается одной из сложнейших проблем радиолокации [1,3]. Трудность её решения состоит в том, что сигнал, отраженный от движущейся цели, принимается на фоне сильных отражений от подстилающей поверхности (земли, моря), а также различных гидрометеоров (дождя, снега, облаков и так далее). Как правило, уровень полезного сигнала в этом случае на несколько порядков меньше уровня пассивных помех, поступающих на вход приемника радиолокационной станции сопровождения.

Наиболее результативные методы решения этой задачи основаны на использовании эффекта Доплера [2]. Вследствие эффекта Доплера спектр сигнала, отраженный от движущейся цели, смещается в область частот свободную от спектра пассивных помех. Это позволяет путем фильтрации выделить полезный сигнал от цели.

Радиолокационные станции (РЛС), использующие эффект Доплера, могут строиться на основе непрерывного, квазинепрерывного и импульсного излучения зондирующего сигнала с низкой частотой повторения (НЧП) [2]. Квазинепрерывное излучение зондирующих импульсов – это излучение последовательности импульсов с высокой частотой повторения (ВЧП) при скважности =4-10 [1]. Следует отметить, что границы раздела частот повторения импульсов на высокую и низкую достаточно условны [1]. Эти границы зависят от максимальной дальности действия РЛС, скоростей летательного аппарата и целей. Использование различных частот повторения дает возможность наиболее эффективно решать задачи обнаружения и сопровождения движущихся целей на фоне мощных помеховых отражений в различных тактических условиях. Характеристики РЛС при различных видах излучающего сигнала различны.

При непрерывном излучении зондирующего сигнала РЛС обладает высокой разрешающей способностью по скорости. В этом случае легко выделить полезный сигнал на фоне сильных помех за счёт того, что спектр помехи концентрируется только около несущей частоты зондирующего сигнала , а полезный сигнал лежит далеко за пределами спектра помехи и выделяется набором доплеровских фильтров (ДФ), перекрывающим весь диапазон возможных скоростей цели (рис.1).

В данных РЛС подавление помехи очень большое и составляет 70-100 дБ, измерение скорости целей — однозначно, а измерение дальности неоднозначно [2]. Основным недостатком РЛС с непрерывным излучением является наличие двух антенн (одна на передачу, вторая на приём), которые должны быть разнесены на десятки километров для получения необходимой развязки между передатчиком и приёмником. Если для наземных РЛС обнаружения и сопровождения движущихся целей это возможно, то для бортовых РЛС (БРЛС) осуществление такой развязки невозможно.

спектр спектр

помехи сигнала ДФ

f

f₀+f_дmin f₀+f_дmax

диапазон доплеровских

частот

рис.1

При излучении зондирующих импульсов с ВЧП, частота повторения выбирается таким образом, чтобы однозначно определить скорости взаимного сближения ЛА и целей. Это объясняется тем, что частота повторения импульсов выбирается из условия:

, (1)

где - максимальная скорость сближения ЛА и целей,

- длина волны РЛС.

Для 3-х сантиметрового диапазона волн ВЧП лежит в диапазоне от 100 до 300кГц. При таких частотах повторения (рис.2) , где - ширина спектра отражений от подстилающей поверхности, приходящих на вход приемника, по боковым и главному лепесткам диаграммы направленности антенны [1].

На рис.2 показано, что при ВЧП зондирующих импульсов в спектре отраженного сигнала появляется свободная зона – зона, в которую не попадают отражения от подстилающей поверхности и в тоже время попадает отраженный сигнал от движущейся цели. Этим и объясняется однозначное определение скорости целей при ВЧП.

свободная зона

f_сзmin f₀+ f_д.ц. f_сзmax

f

рис.2

При ВЧП обнаружение и сопровождение движущихся целей происходит только на фоне внутренних шумов приемника.

В когерентных импульсных РЛС с низкой частотой повторения (НЧП) период повторения импульсов выбирается из условия однозначного определения дальности до целей [2]:

или ,

(2)

где - скорость света,

- максимальная дальность РЛС.

При таком выборе периода повторения импульсов дальность до целей определяется однозначно по задержке отраженного сигнала относительно зондирующего, а скорость – неоднозначно. При дальности действия РЛС 100-300км частота повторения при НЧП составляет 1-3кГц.

Необходимо отметить, что работа БРЛС обнаружения и сопровождения движущихся целей при НЧП возможна только при антенне, направленной вверх [2]. В этом случае на вход приемника наряду с полезным сигналом поступает помеховый сигнал только от гидрометеоров, мощность отражения которых много меньше отражений от подстилающей поверхности. При приеме отраженного сигнала на фоне подстилающей поверхности режим НЧП практически не используется.

Исходя из вышеизложенного, современные БРЛС обнаружения и сопровождения движущихся целей на фоне мощных отражений от подстилающейся поверхности строятся на основе использования излучения зондирующих импульсов с ВЧП.

Данный дипломный проект посвящен разработке следящего измерителя скорости в импульсно-доплеровской РЛС с ВЧП с использование бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ), с помощью которой часть задач сопровождения решается на алгоритмическом уровне.

Основные тактико-технические характеристики проектируемого устройства:

1. Длина волны см,

2. Частота повторения импульсов кГц

3. Скважность

4. Импульсная мощность кВт,

5. Скорость летательного аппарата м/с,

6. Напряжение на входе мкВ

7. Частота входного сигнала МГц,

8. Тактовая частота Гц,

9. Полоса пропускания узкополосного фильтра кГц,

10. Напряжение на выходе В

11. Эффективная площадь антенны м²

12. Эффективная площадь отражающей цели м²

13. Вероятность правильного обнаружения

14. Вероятность ложной тревоги

15. Чувствительность приемника

Литература

[1].Оценивание дальности и скорости в радиолокационных системах. Часть1. /Под ред. А.И.Канащенкова и В.И.Меркулова –М.: Радиотехника, 2004

[2].Бакулев П.А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. –М.: Радиотехника, 2004

[3].Справочник по радиолокации / Под ред. М. Скольника. Перевод с английского. –М.: Сов.радио, 1976