Моделирование канала углового сопровождения моноимпульсной РЛС. Учебное пособие к лабораторной работе (1015527)

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

Текст из файла

Г.Г.ДжавадовМОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЭВМ МОНОИМПУЛЬСНОЙ РЛССОПРОВОЖДЕНИЯ С СУММАРНО-РАЗНОСТНОЙ ОБРАБОТКОЙУчебное пособие к лабораторной работеЦель работы - исследование динамической точности работы системы автоматического сопровождения по направлению (АСН) с учетом действия шумов приемного канала, порождающихфлюктуационные ошибки измерения угловой координаты, методом математического моделирования на ЭЦВМ.В работе изучается зависимость флюктуационных и динамических ошибок углового сопровождения моноимпульсной суммарно-разностной РЛС от отношения сигнал/шум при сопровождении цели *, движущейся с постоянной угловой скоростью.

По результатам машинного эксперимента определяется динамическая дискриминационная и флюктуационная характеристики и рассчитываются основные параметры системы.Обоснование метода исследованияПоставленная цель исследования при физическом (натурном) моделировании потребуеточень больших материальных и технических затрат для проведения соответствующих экспериментов. Очевидно, что для этого потребуются РЛС, специальный режим полета самолета, которыйона сопровождает, гарантирующий постоянство угловой ошибки, в частности, вытекающий изуравнения l(t) = R(t)ϕ (t) = Vr = const , где l - кольцевая стационарная траектория с радиус-вектором самолет - РЛС, равным R(t) = R0 = const . Кроме того, необходима запись результатовизмерения угловой координаты с целью получения необходимых характеристик и параметров системы.

Сложность подобных экспериментов-испытаний очевидна. На практике часто прибегают ккомбинированному полунатурному моделированию, имитируя радиолокационную цель, режимыее движения и (или) часть аппаратуры исследуемой системы с помощью соответствующих устройств и макетов, а часть реализуя алгоритмически на ЭВМ. Однако в данной работе поставленнаязадача решается полностью алгоритмически на ЭВМ.Задача оценки точности системы АСН трудно поддается аналитическому решению. При сопровождении перемещающейся цели, когда фильтруемая координата ϕ ц ( t ) - функция времени,математическое ожидание угловой ошибки и тем более ее мгновенные значения из-за шумов превышают линейный участок дискриминационной характеристики. В подобных случаях аналитический расчет ошибок оказывается практически невозможным [1].В процессе разработки системы может возникнуть необходимость сравнить по точности двесистемы, отличающиеся друг от друга, например, типом блока обработки сигналов или методомпеленгации, при условии, что раскрыв антенны, характер управляющих воздействий, одни и те же.Наконец, может быть необходимой оценка точности в сложной обстановке, когда пространственные координаты источников сигналов и помех и их параметры непрерывно изменяются.

Во всехподобных случаях, когда проявляются нелинейные свойства системы, а также в сложной помеховой обстановке исследование системы методом статистического моделирования на ЭЦВМ позволяет оценить работу системы с большей точностью по сравнению с аналитическими методамирасчета, которые в этих случаях оказываются бессильными вообще [2].Особенности системы и ее функциональная схемаКак известно, радиолокационная система автоматического сопровождения по направлению(АСН) любого типа может быть представлена в виде двух блоков, образующих замкнутую систему регулирования. При этом первый блок (преобразующий) является особенно сложным, так как внем осуществляются нелинейные преобразования сигналов и помех, в результате которых выделяются угловые координаты ϕ ц ( t ) сопровождаемых объектов, закодированные нелинейным об*Здесь и далее под словом «цель» подразумевается наблюдаемый объектразом в параметрах принимаемых сигналов.

Преобразующий блок, называемый угловым дискриминатором (УД), практически безынерционен и содержит радиотехнические устройства и схемы.Его структура зависит от вида излучения, типа зондирующего сигнала и метода пеленгации, реализованного в РЛС. Выходной сигнал этого блока - сигнал ошибки - является приборным аналогом и мерой угловой ошибки. Он может представлять собой непрерывное напряжение или цифровой код, которые связаны с угловой ошибкой функциональной зависимостью f ( θ ) , определяемой диаграммами антенной системы. Эта зависимость является линейной для малых ошибок.

Второй блок существенно инерционен и практически линеен. Этот блок - блок управления (БУ) - содержит фильтрующие цепи и исполнительное устройство, которое управляет объектом управления с целью устранения ошибки. В системах с механическим смещением равносигнального (илиравнофазного) направления объектом управления является антенна, угол поворота которойϕ А ( t ) , измеряемый между опорным и равносигнальным направлениями, определяется сигналомуправления, а в системах с электрическим смещением - объектом управления - являются фазовращатели, а иногда - управляемые по частоте генераторы [1].Рисунок 1На рис.

1 представлена функциональная схема суммарно-разностной моноимпульсной системы с амплитудной пеленгацией, отражающая все основные существенные в информационномсмысле преобразования сигналов и помех. В каналах системы действуют независимые случайныепроцессы ξ1( t ) и ξ 2 ( t ) ; усиления приемных каналов КΣ - суммарного и КΔ - разностного регулируются общей системой автоматической регулировки (АРУ) благодаря чему усиление разностногоканала оказывается приближенно обратно пропорциональным интенсивности суммарного сигнала.Этим достигается нормировка разностного сигнала к суммарному. Так как амплитудные флюктуации являются мультипликативной помехой и входят множителями в суммарный Σ(t) и разностныйΔ(t) сигналы, то нормировка обеспечивает нечувствительность к амплитудным флюктуациям в полосе спектра частот огибающей суммарного сигнала, отрабатываемых системой АРУ.Фазовый детектор (ФД) осуществляет скалярное перемножение входных сигналов и фильтрацию низкочастотных компонент, которые соответствуют спектру огибающей входного сигнала.Блок управления обычно содержит интегрирующее звено и характеризуется импульсным откликом h(t).Применение ЭЦВМ для исследования следящих измерителей и, в частности, систем АСНобусловлено в первую очередь, как указывалось, их нелинейностью и наличием «петли» обратной∧связи.

Действительно, входная λi ( t ) и выходная λ i (t ) координаты любого измерителя скалярного процесса связаны интегральным соотношением∧t⎧θ⎩0⎫λ i (t ) = ∫ h(θ ) ⋅ f ⎨λi (t − θ ) − ∫ μ (τ )λi (t − τ )dτ ⎬ dθ ,0(1)⎭λi ( t ) - i-я – компонента векторного процесса λ ( t ) = {R( t ), R( t ),ϕ ( t ),ϕ ( t )…} , который хаTрактеризует пространственные координаты и их производные. Здесь h(t) и μ(t) - импульсные от2клики разомкнутой и замкнутой систем соответственно. Внутренний интеграл под знаком функции представляет выходную координату, и из-за нелинейного характера зависимости последняя∧λ i (t ) не может быть в явном виде выражена через входную координату.Таким образом, задача моделирования системы АСН или одного из ее угловых каналов связана, по существу, с моделированием всей РЛС, причем детализация модели и степень ее адекватности явлениям, подлежащим изучению, зависят от характера и содержания поставленной задачи.Математическая и цифровая модели системыМоделирование суммарно-разностной моноимпульсной (РЛС) системы удобно проводитьметодом действительной огибающей.

Рассмотрим математическую модель системы в одной плоскости, например, азимутальной (плоскости курса) для бортовых РЛС. Суммарный и разностныйсигналы можно описать соотношениямиΣ , Δ = AF ( α 0 + ϕ A − ϕ Ц ) ± AF ( α 0 − ϕ A + ϕ Ц ) = AFΣ ,Δ ( θ ) .(2)Здесь А - амплитуда сигнала, принимаемого изотропной антенной, а FΣ ,Δ ( θ ) - суммарная и соответственно разностная диаграммы направленности системы.Парциальные диаграммы направленности по полю антенны моноимпульсной системы будемсчитать идентичными и аппроксимировать гауссовой функцией⎡ ⎛α ±θF (θ ) = exp ⎢− ⎜⎜ 0⎢ ⎝ α 0 ,5⎣где⎞⎟⎟⎠2⎤⎥,⎥⎦θ = ϕЦ −ϕА.Угол «скоса» парциальных диаграмм - α0 и ширина их по уровню «половинной мощности»α0,5 являются фиксированными величинами.

Учитывая связь между усилением по мощности G(θ)и по полю из соотношения G( θ ) = F ( θ ) = 0,5 , находим α0≃0,6 α0,5 . При этом нормированнаякрутизна диаграммы направленности принимает значение2μ=1F (θ )⋅∂F (θ )= 0,43α 0−,15∂θ θ =0С учетом шумов огибающие результирующих сигналов, действующих на входах приемников суммарного и разностного каналовS Σ ,Δ = Σ , Δ + ξ1,2 = qFΣ ,Δ (θ ) + x1,2 , S Σ ,Δ ≥ 0.(3)Здесь обозначено:ξ1,2 ( t ) = σx1,2 ( t ) - внутренние шумы каналов, причем первый индекс у каж-дой переменной относится к одному каналу, а второй - к другому каналу.q=Pcσ2=A2A- отношение сигнал/шум; Pc =- мощность сигнала; х1,2 нормальные некор22σрелированные случайные процессы.M 2 [x1,2 ]1,2= σ x2 = 1 ; m1,2 ( x ) = 0 .[]M 2 X 1i X 2 j = 0 ; i ≠ j .Таким образом, сигналы SΣ,Δ являются безразмерными переменными, нормированными ксобственным шумам.

Вообще, при моделировании все величины нормируются к некоторым своимхарактерным значениям, как в соотношениях (1), (2). Аналогично t = nΔt , так что дискретное⎡t ⎤время n = ⎢ ⎥ = 1,2 ,3…⎣ Δt ⎦Использование соотношений (3) для моделирования огибающей S смеси сигналов с шумомоправдано, поскольку сопровождение осуществляется примерно при отношениях сигнал/шумq ≥ 3 .

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций