Цифр методы измерения угловых координат (1014410), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

где .

Упрощенные формулы для оценки потенциальной точности при доста­точно большом отношении сигнал/шум Q>>1, полученные на основе неравенства Рао-Крамера, имеют вид (весовая функция (рис.4,а)):

- для нефлуктуирующего объекта,

- для быстро флуктуирующего объекта,

где Q - отношение сигнал/шум по мощности в одном импульсе,

- ширина гауссовой диаграммы по уровню 1/e = 0,367.

При отказе от оптимальной антисимметричной весовой функции (рис. 4, а) точность измерения азимута уменьшается. Измеритель азимута с весовой функцией (рис. 4, б) проигрывает в точности измерения опти­мальной аналоговой схеме измерения в 2 раза. Однако, если учесть, что при реализации аналогового измерителя возникают существенные по­тери в точности, а при реализации цифровой схемы они возникают толь­ко при дискретизации и невелики, то реальная цифровая схема измерения может выигрывать в точности по сравнению с реальной аналоговой.

В схемах программных обнаружителей дисперсия измерения азимута при фиксации начала и конца пачки

где и - дисперсия оценки начала и конца пачки соответственно.

При оценке азимута по азимуту начального импульса пачки дисперсия измерения

Помимо рассмотренных случайных погрешностей измерения, рассмотренным измерителям свойственны и систематические погрешности.

Действительно, азимут объекта соответствует угловому положению антенны, когда максимум диаграммы направленности "смотрит" на объект. Однако, фиксация азимута происходит в момент окончания пачки. Таким образом систематическая погрешность составляет половину угловой ширины пачки

где n – число импульсов;

- угловая дискретность азимута.

В программных обнаружителях " " систематическая погрешность определяется соотношением:

.

4. Преобразование угла поворота антенны в цифровой код

Схема накапливающего преобразователя угла поворота антенны в циф­ровой код (см. рис. 2) содержит датчик текущего азимута (ДГА) и уст­ройство считывания азимута, содержащее счетчик азимута СТ2, генера­тор импульсов считывания ГИС, счетчик каналов СчК, регистр схем сов­падения РОС и распределитель-сдвигатель РС.

Датчик текущего азимута вырабатывает импульс метки севера "N" и импульсы отсчета текущего азимута . Схема ДГА представлена на рис. 8. ДГА состоит из двух дисков, расположенных на вращающейся колонке антенны. На одном диске нанесена метка севера "N", сов­падающая с направлением северного географического меридиана, на дру­гом - метки текущего азимута, угловое расстояние между которыми

где - угловая скорость вращения антенны в град/сек;

- период повторения счетных импульсов.

Число азимутальных меток . Сигналы меток с дисков

снимаются при помощи магнитных головок 1 и усилителей - формировате­лей 2. Импульс "N", являющийся импульсом начала отсчета текуще­го азимута, устанавливает в исходное состояние счетчик каналов СчК и обнуляет счетчик азимута СТ2А, после чего начинается счет азимуталь­ных меток (см. рис, 9). В счетчике азимута СТ2А вырабатывается m - разрядный код текущего азимута, причем . Если в одном из каналов дальности произойдет обнаружение цели, импульс фик­сации азимута поступает на вход генератора импульсов считывания ГИС.

ГИС вырабатывает импульсы считывания с задержкой относительно импульсов текущего азимута на время, равное длительности переходных процессов в счетчике азимута t_nn.

Действительно, если импульс фиксации приходится на время переход­ных процессов в счетчике азимута, он задерживается на время, если импульс фиксации приходится на время, разрешенное для считывания, он проходит на выход ГЙС без задержки. Импульс считывания поступает на правые входы регистра схем совпадения, левые входы которых соеди­нены с выходами триггеров СТ2А. Таким образом, код азимута обнаружен­ного объекта поступает на вход распределителя-сдвигателя, который передает его в первую ячейку памяти, поскольку в исходном состоянии СчК подает высокий потенциал на правые диоды первого набора схем сов­падения выходы которых соединены с 1-ой ячейкой памяти. После обнаружения первой цели СчК переходит в следующее состояние, когда высокий потенциал подается на первые вхо­ды второго набора схем , выходы ко­торых соединены со 2-ой ячейкой памяти. Число памяти соответствует числу целей в зоне обзора.

Недостатком накапливающего преобразователя является сохранение и накапливание ошибки, появившейся при случайном сбое счетчика.

Вторым видом преобразователя угла поворота в цифровой код являет­ся позиционный с использованием диска с кодом Грея (см. рис. 10).

Данный преобразователь работает следующим образом. На оси враще­ния антенны закреплен диск (кодовая маска), на котором фотоспособом нанесена двоичная кодовая комбинация прозрачных и непрозрачных участ­ков. Каждому дискретному углу поворота соответствует определенный код. С целью уменьшения ошибок считывания используется код Грея. С одной стороны кодовой маски находится импульсная лампа, а с другой экран с прорезью пропускающий свет на фотоэлементы. Число фотоэлемен­тов равно числу разрядов преобразования. Каждая считываемая кодовая комбинация соответствует определенному углу поворота антенны, т.е. возможному угловому положению объекта. Так как момент фиксации начала пачки смещается на (m-1) позиций вправо, а фиксация конца – на k импульсов вправо от истинного начала и конца пачек соответственно.

Однако, систематическую погрешность легко скомпенсировать, смещая на ее величину нулевую метку в датчике азимутальных меток (смещая "нуль" отсчета азимута).

Считывание осуществляется подачей соответствующего импульса фикса­ции азимута на импульсную лампу.

Преобразователь кода осуществляет переход от кода Грея к двоич­ному позиционному коду по следующему правилу: если цифре данного разряда предшествует нуль или четное число единиц, то эта цифра не изменяется. Если же число предшествующих единиц нечетное, то цифра изменяется на противоположную (т.е. 0 на 1, а 1 на 0) .

Точность таких преобразователей зависит от числа разрядов, которое определяется угловой протяженностью единицы младшего разряда.

Позиционный преобразователь свободен от недостатков накапливаю­щего преобразователя.

5. Экспериментальная часть

В лабораторной работе путем статистического моделирования прово­дятся исследование точности измерения угловых координат цифровыми устройствами обнаружения и измерения азимута с использованием алгоритмов "K из N",

" " и " ", где k<l<N и k<N. Для уменьшения времени счета на ЭВМ принято N≤15.

Цель экспериментальных исследований является получение зависимостей среднеквадратической погрешности измерения ази­мута от отношения сигнал/шум для различных алгоритмов обнаружения и измерения азимута.

Для экспериментального определения среднеквадратической погреш­ности необходимо провести n статистических испытаний, причём чем больше n, тем точнее результаты.

Каждое испытание при определении состоит в подаче программноимитируемой с помощью ЭВМ последовательности бинарно-квантованных сигналов (см. рис. 1, б) моделирующих сигнал на входе устройства обнаружения-измерения азимута i-го кольца дальности и фиксации азимута α, при котором произойдет обнаружение. Имитируемая

последовательность начинается в момент времени, соответствующий нулевому азимуту и состоит из областей квантованных выборочных значений
шума с вероятностью появления "единиц" р_ш и квантованных выбороч­ных значений смеси сигнала с шумом, причем вероятности появления "единиц" р_с меняется от импульса к импульсу, поскольку амплитуда импульсов принятой от цели пачки промодулирована результирующей диаграммой направленности антенны. Отношение сигнал/шум в центральном импульсе пачки можно изменять с клавиатуры дисплея.

Для расчёта n раз производится статистический эксперимент, фиксируются в памяти ЭВМ значения измеренных в каждом эксперименте азимутов α_i и программно вычисляются:

- среднее значение

- среднеквадратическое отклонение

Значение СКО выносятся на экран дисплея.

Программа моделирования содержит :

- Блок моделирования бинарно-квантованных последовательностей, подаваемых на вход обнаружителя-измерителя азимута в одном кольце дальности с требуемыми вероятностями p_ш и p_ci . В программе предусмотрено изменение числа импульсов N в пачке с клавиатуры дисплея и выбор отношения сигнал/шум (минимальное, среднее, максимальное) с клавиатуры дисплея;

-Блок моделирования обнаружителей-измерителей азимута в соответствии с алгоритмами их работы "k из N", "k/e-m" и "l/e", причём параметры алгоритмов можно задавать с дисплея;

- Блок вычисления среднего значения и среднеквадратического отклонения СКО результатов измерения от среднего;

- Блок представления результатов моделирования, позволяющий получить результаты расчёта и СКО на экране дисплея.

Характеристики

Список файлов книги