Osnovi_teorii(прост учебник) (1021136), страница 96
Текст из файла (страница 96)
9.19. На рис. 9.20, 9.21 приведены результаты статистического моделирования (виды ДХ) алгоритмов∆4 и ∆3 соответственно. ИП входит в зону основного лепестка ДНА углового дискриминатора, приближаясь к угловому положению прикрываемойцели. Из анализа результатов моделирования следует, что в условиях действия ИП в области главного лепестка ДНА углового дискриминатора приизмерении угловой координаты прикрываемой цели по алгоритму ∆4 возникает систематическая погрешность измерения. Она возрастает по меревхождения ИП в область главного лепестка и достигает полуширины ДНАизмерителя. При переходе к достаточной статистике (9.80), (9.81) происходит устранение или минимизация систематической погрешности измерения.
Одновременно снижается и степень разброса линейной части ДХв области нуля, что указывает на снижение флюктуационной погрешности.GX (α)Адаптивнаяν ( α̂ )×GR * (α )Z (t)Y∑ (t)Y∆ (t)()ФАР×GX ′(α) Gd GX ′(α) =X (α )dα×СФZ*(t)СФν′( α̂ )Z′(t)×ФД1/ЭТэlТ1 ЭэΣ( )ll|Z (t)|2 1 ЭТ э + ν αZ′(t) Z (t)∆з (t, αи, α̂ )Σ|Z (t)|2 · ν′( α̂ )ΣРис. 9.18. Структурная схема адаптивного углового дискриминатора454Глава 9. Обнаружение и измерение параметров РЛ сигналов …Y1GX ′∗ ( α )GηY2GYYiYjG G lG −1η=Y T Ф●GG −1lηФ×●Σ∫Ym×Y∆×Y∑×●∗GX ∗ (α )●Блок оценки ОКМП×lGRРис. 9.19. Структурная схема системы пространственной обработки сигналовуглового дискриминатораЦель1ИП0,50–0,5–1–1,5–1–0,500,511,5Рис.
9.20. Семейство ДХ по алгоритму (9.82) при действии ИПв пределах от 0,8 до 0,1 долей ДНА дискриминатораЦель1ИП0,50–0,5–1–1–0,8–0,6–0,4 –0,200,20,40,60,81Рис. 9.21. Семейство ДХ по алгоритмам (9.80), (9.81) при действии ИПв пределах от 0,8 до 0,1 долей ДНА дискриминатора455Раздел III. Теоретические основы радиолокационной системотехникиПри построении углового дискриминатора на базе плоской АФАРего структура, как и характер поведения двухмерной (двухкоординатной)ДХ, существенно усложняется. Заметно усложняется и математическийаппарат описания такого измерительного комплекса. Рассмотрим наиболее простой вариант двухмерного дискриминатора, реализующего доста2точную статистику ln l = C Ζ ( t , α ) , т. е.
статистику, не учитывающуювлияние АП. В этом случае наиболее простой дискриминаторный эффект(9.82), с учетом двухмерного характера задачи, преобразуется в системууравнений()()⎧⎫∂Δ 4β t , β , ε = Re ⎨ Z ∗ ( t ) Zβ ( t ) ⎬∂β⎩⎭,(9.83)∂⎧⎫Δ4ε t , ε , β = Re ⎨Z ∗ ( t ) Zε ( t ) ⎬ β=β,∂ε⎩⎭ и(9.84)ε=εи∞G∗ GG 1 G T G G −1где Z ( t , α ) = ∫ D ( t , α ) ⋅ Φп ( t ) ⋅ K ( t , α ) dt – комплексный корреляцион2 −∞Gный интеграл, зависящий от вектора информативных параметров αТ = β, εGG∂∂Z (α) и(9.31);Z ( α ) – его частные производные по измеряемым па∂ε∂βраметрам (азимуту β и углу места ε), определяемые соотношениями (9.85),(9.86):T GGG∂∂ G∗ GZ ( α ) = ∫ D T ( t ) Φ −1 ( t ) K ( t , α ) dt∂β∂β0ε=εиT GGG∂∂ G∗ GZ ( α ) = ∫ D T ( t ) Φ −1 ( t ) K ( t , α ) dt∂ε∂ε0β=βи,(9.85).(9.86)Выходными эффектами такого измерителя будут две пространственные ДХ, повернутые друг относительно друга на 90°.
Если плоская ФАРявляется квадратной, то эти характеристики по оси ε и β будут симметричными. В случае прямоугольной ФАР они оказываются «растянутыми»в плоскости с меньшими размерами (с меньшим числом элементов). Нарис. 9.22, а, в представлены двухмерные пространственные ДХ плоскойАФАР для статистики (9.83), (9.84) соответственно при отсутствии помех.На рис. 9.22, б, г эти характеристики отражены в виде линий равного уровня.456Глава 9. Обнаружение и измерение параметров РЛ сигналов …На рис.
9.23 показаны эти же ДХ для случая, когда в области главного лепестка АФАР действует ИП с координатами β = 0,2 и ε = 0,2.Из анализа рисунков следует, что при измерении одновременно двухугловых координат прикрываемой цели по статистике (9.83), (9.84) придействии ИП в области главного лепестка ДН плоской АФАР (как и в случае с линейной АФАР) возникает систематическая погрешность измерения.
Эта погрешность возрастает по мере вхождения ИП в область главного лепестка и достигает полуширины ДНА измерителей. Кроме того, помере «перекрытия» полезного и помехового сигналов по одной угловойкоординате (при фиксированном положении ИП по другой координате)систематическая погрешность возникает одновременно по двум координатам (рис. 9.23, б, г). абвгРис. 9.22. Двухкоординатные пространственные ДХ дискриминаторас плоской ФАР: а, в – реализующие алгоритм (9.83), (9.84) при отсутствии помех;б, г – отображения сечений этих ДХ с помощью линий равного уровня457Раздел III.
Теоретические основы радиолокационной системотехники аб вгРис. 9.23. Двухкоординатные пространственные ДХ измерителяс плоской ФАР: а, в – реализующие алгоритм (9.83), (9.84) в условиях помех;б, г – отображение сечений этих ДХ с помощью линий равного уровняЭтот факт указывает на то важное обстоятельство, что в угловомдискриминаторе на базе плоской АФАР, помимо рассмотренных ранее вариантов априорной неопределенности, в общем случае необходимо учитывать зависимость параметра β от параметра ε и наоборот, что существенноусложняет структурную схему такого измерителя.9.6.2. Алгоритмы и устройства адаптивногонеследящего измерения углового параметра сигналаНеследящим принято называть измеритель, формирующий оценкупараметра сигнала (в рассматриваемом случае – угловую координату цели)458Глава 9.
Обнаружение и измерение параметров РЛ сигналов …по максимуму выходного эффекта (центру пачки отраженного от цели эхосигнала). Такой измеритель иногда называют измерителем обзорного типа.Вместе с тем к неследящему измерителю можно отнести и угловойдискриминатор (моноимпульсный измеритель угловых координат), выходной сигнал которого не включен в контур сглаживания результирующейоценки (рис. 9.17), а используется в качестве самостоятельного сигнала дляполучения автономной оценки угловых координат цели в каждом циклезондирования. Рассмотрим измерители обзорного типа.
Структурные схемы таких измерителей в основных своих компонентах отражают структуры достаточных статистик, которые эти измерители реализуют.С точки зрения точностных характеристик и возможности технической реализации наибольший интерес представляют две разновидностинеследящих измерителей обзорного типа: а) измеритель, реализующий упрощенную достаточную статистику (9.76); б) измеритель, реализующийполную достаточную статистику (9.70), (9.69). Первый, являясь достаточнопростым в технической реализации, обеспечивает несмещенную оценкуугловой координаты прикрываемой цели за счет нормировки выходногосигнала АФАР (квадрата модуля корреляционного интеграла) к величинепространственной составляющей отношения сигнал/(остаток компенсации +шум) ν (α). При отсутствии нормировки этот измеритель оказывается аналогичным любой современной РЛС с фильтровой обработкой сигналов.
Второйизмеритель, являясь в техническом отношении более сложным, обеспечиваетне только устранение систематической, но и минимизацию флюктуационнойпогрешности измерения, возрастающей вследствие упомянутой нормировки.Соответствующие этим достаточным статистикам структурные схемы измерителей представлены на рис. 9.24а, б, на рис. 9.24в приведена обобщеннаясхема подобного измерителя с плоской АФАР.
В дополнение к введеннымранее обозначениям символом КД обозначен квадратичный детектор, обеспечивающий формирование квадрата модуля корреляционного интегралаG 2Z ( α ) . В случае линейной ФАР одна из координат (α или β) равна нулю.GG GYΣ ( α ) = Y T ( t ) Ф п− 1 X ∗ ( α )АдаптивнаяФАРGR (α )Z (α)(СФGX (α )×ν (α))КД|Z (α)|2|Z (α)|2 / ν (α)Рис. 9.24а. Структурная схема измерителя, инвариантногок энергии ожидаемого сигнала459Раздел III. Теоретические основы радиолокационной системотехникиАдаптивнаяФАРСФHX ∗ (α )GR (α )ЗапускZ (α)Y∑×КД|Z (t, α)|2ν (α)ГенераторимпульсовзапускаБлок оценкиэнергиисигналаl Т ν ( α)11+ Ээ+ ν (α)lЭТ эlnZ (t, α )lТ + ν (α)1/ Э2Σ(l Т ν ( α)ln 1+ Ээ)ИндикаторэРис.
9.24б. Структурная схема измерителя угловых координат, адаптивногок энергии ожидаемого сигналаАФАР могут реализовывать один из рассмотренных выше алгоритмов компенсации помех. Сканирование ДНА на приемGосуществляется заX G(α) для линейнойсчет изменения элементов вектора ожидаемого АФРGФАР или элементов векторов ожидаемого АФР X (β), X (ε) для плоскойФАР (рис.
9.24в. Взаимодействие элементов измерительной части обеихсхем очевидно из рис. 9.24а, б, в. Результаты статистического моделирования этих измерителей применительно к плоской АФАР (виды выходныхэффектов и их сечения вертикальной плоскостью на уровне 0,5) представлены на рис. 9.25–9.27. Из результатов моделирования следует, что адаптация ФАР к помехам сопровождается появлением систематической погрешности и существенным искажением выходного эффекта измерителя(рис. 9.26) по сравнению со случаем, когда внешняя помеха отсутствует(рис. 9.25).
При переходе к измерению по полной достаточной статистике(алгоритму, адаптивному к энергии ожидаемого сигнала) искажение выходного эффекта хотя и сохраняется, но происходит минимизация и систематической, и флюктуационной погрешностей измерения (рис. 9.27) 61.На рис. 9.24в показана зависимость пространственной составляющейGотношения сигнал/помеха ν ( α ) от координат β, ε в условиях адаптациик внешним помехам.61Говоря о точности, следует иметь в виду, что погрешности измерения параметровсигнала на фоне помех, какой бы оптимальный алгоритм здесь ни применялся, остаются (в соответствии с рассмотренным в гл.
8 неравенством Рао – Крамера) всегда выше соответствующих погрешностей измерения при отсутствии внешних помех. Первая по абсолютной величине может лишь асимптотически приближаться ко второй.460Y2,2Ym 2 , 2Y m 2 ,1Y2,1GNY1,1Y1,2Ym 2 , m1Y 2 ,m1Y1,m1εG GD (α )ПреобразовательYm 2 , 2G −1lФG GD (α )×Gν (α )××GX (β)×GX (ε)G GК ∗ (α )Y∑ПреобразовательG GG (α )GGК Т (α )G lG −1 GDT Ф=ηПространственнаяобработкаСФZ (α)КДВременнаяобработкаεβАлгоритмыизмеренияGν (α )|Z (α)|2Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
