Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 47
Текст из файла (страница 47)
6.7. Контур автоматического управленияВеличина Uco(ε) в общем случае случайная:U=Uсо (t ,e) + ξ ( t ,ε ) ,со (t ,ε) Радиолокационные системы. Учеб.295ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.1. ОПТИМИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВгде ξ ( t , ε ) – случайная составляющая сигнала ошибки.Зависимость среднего значения сигнала ошибки Uсо ( t ,ε ) от величинырассогласования называется дискриминаторной характеристикой (рис.
6.8).Uco ( ε )ε0ε–ε0Рис. 6.8. Дискриминаторная характеристикаВ области линейного участка дискриминаторная характеристика можетбыть представлена в виде линейного уравнения:Uсо ( ε ) =Кд ⋅ εприε < ε0 ,где Кд – крутизна дискриминаторной характеристики.Таким образом, использование в обратной связи выходного сигналадискриминатора позволяет выполнить условия (6.14), (6.15) получения оптимальной оценки изменяющихся параметров при следящем измерении.При практической реализации измерителей трудно обеспечить получение точного значения производных корреляционного интеграла. Вместо этого переходят к приближенному их вычислению.Производную находят в этом случае через приращения (рис.
6.9),∆ z (α)d z (α)так как= lim.∆α →0∆αdα|z||z(α)|∆|z|0ΔααРис. 6.9. Вычисление производных корреляционного интеграла через приращения Радиолокационные системы. Учеб.296ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.1. ОПТИМИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВТаким образом, принципы построения устройств оценивания сигналовоснованы на методах получения оптимальной оценки при регулярных измерениях и заключаются в поиске значений параметров сигнала, при которыхкорреляционный интеграл (результат оптимальной обработки) имеет максимум.
При практической реализации устройств оценки значение производной огибающей корреляционного интеграла находят как конечную разностьфункций при конечном приращении аргумента. Это определяет квазиоптимальный характер дискриминаторов радиолокационных измерителей.6.2. ИЗМЕРИТЕЛИ ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ (ДАЛЬНОСТИ)6.2.1.
НЕСЛЕДЯЩИЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ДАЛЬНОСТИ ОБЗОРНОГО ТИПАПри измерении дальности в качестве параметра α выступает время запаздывания отраженного от цели сигнала tз. Оно связано с дальностью до цели формулойtз =2rц.сДля получения оптимальной оценки в измерителе в общем случае вычисляется модульное значение корреляционного интеграла z либо квадрат2его значения z . Для этого могут использоваться устройства корреляционной, корреляционно-фильтровой и фильтровой обработки.Оптимальные оценки находят, сравнивая выходные напряжения оптимального приемника обнаружителя (с линейным или квадратичным детектором) при различных значениях ожидаемого параметра tз. Оптимальная оценка tˆз = tˆз opt соответствует максимуму выходного напряжения оптимальногоприемника.
Для ее определения, например, по max z(tз) необходимо выи корреляционночислять множество значений z(tз). В корреляционныхфильтровых измерителях реализовать такой алгоритм можно либо применением корреляторов с бесконечным числом каналов, либо путем перестройкиодноканальной схемы измерителя.Первый тип измерителей – многоканальный, его называют обзорным.Каждый канал таких измерителей вычисляет модуль корреляционного интеграла z(tз) для одного значения измеряемого параметра.
На практике используют конечное число каналов измерения параметра tз (рис. 6.10). Радиолокационные системы. Учеб.297ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.2. ИЗМЕРИТЕЛИ ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ (ДАЛЬНОСТИ)z(tз 1)òXД∫z(tз 2)x(t,δτ)Д∫Xx(t,2δτ)ˆУстр. tзвыборамакс.z(tз N)Д∫Xx(t, Nδτ)Рис. 6.10. Упрощенная схема обзорного корреляционно-фильтровогоизмерителя времени запаздыванияПри обработке сигналов со случайными параметрами в корреляционном обнаружителе каждый канал строится по схеме квадратурной обработкии включает два подканала для получения квадратурных составля-ющих z1 иz2 модуля корреляционного интеграла z(tз), т. е.z (=tз )z12 + z2 2 .Оценка tˆз определяется по номеру канала с максимальной амплитудойвыходного напряжения.
Число каналов ограничивается интервалом однозначности по оси τ функции неопределенности зондирующих сигналов.Обычно число каналов выбирают из условия обеспечения разреша-ющейспособности по времени запаздывания (дальности), т. е.=N N=tзtзmax − tзminδtз,где tзmax, tзmin – соответственно максимальное и минимальное значения параметра tз;δtз – разрешающая способность по tз.Для повышения точности оценивания – приближения ее к потенциальной – могут сопоставляться выходные напряжения трех соседних каналов.Оценка дается в этом случае по максимуму параболической огиба-ющейданных дискретных отсчетов. Радиолокационные системы. Учеб.298ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.2. ИЗМЕРИТЕЛИ ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ (ДАЛЬНОСТИ)При корреляционно-фильтровом методе обработки радиолокационныхсигналов в качестве перемножителей используются смесители, а роль интегралов выполняют узкополосные фильтры (УПФ) на промежуточной частоте(рис.
6.11).к индикаторуСМДУПФ…СМДx(t–tз) n,fгИНО1Строб.усил.ИО1x(t–tз) 1,fг…y(t)УПФСтроб.усил.ИО2ΣПреобраз.времен.интер.Решающ.устр-во.Рис. 6.11. Измеритель времени запаздывания при корреляционно-фильтровомметоде обработки радиолокационных сигналовДля восстановления длительности исходного сигнала на выходе каждого дальностного канала после детектора ставится стробирующий усилитель,на второй вход которого подаются импульсы опроса каналов. При использовании пачки простых радиоимпульсов длительностью τи число каналов обработки Ntз= T/τи, где Т – период повторения импульсов. При этом селектирующие импульсы опорного сигнала в каналах обнаружителя во времени неперекрываются и смещены в соседних каналах на длительность импульсапачки.
С выхода каналов сигналы могут подаваться на индикатор и схемупреобразователя временных интервалов и далее в решающее устройство.По окончании импульса пачки на схему преобразователя временных интервалов и индикатор подаётся импульс начала опроса (ИНО), с которымжестко связана последовательность импульсов опроса в каналах измерителя.Этим же импульсом осуществляется запуск развертки индикатора дальности.Неперекрывающиеся во времени импульсы опроса обеспечивают последовательное подключение каналов обнаружителя к преобразователю временныхинтервалов в цифровой код.
Тем самым осуществляется преобразование параллельной сигнальной информации (с выходов УПФ) в последовательнуюформу. Номер импульса опроса (i) соответствует номеру канала обнаружителя и соответственно задержке отраженного сигнала относительно зондирующего импульса. Оценка дальности осуществляется оператором РЛС визуально по местоположению яркостной отметки на экране индикатора или цифровым решающим устройством.Для оценки времени запаздывания может использоваться и фильтроваясхема с амплитудным детектором (рис. 6.12 а). Радиолокационные системы. Учеб.299ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.2.
ИЗМЕРИТЕЛИ ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ (ДАЛЬНОСТИ)y(t)СФД|Z(tз)|t0 + tˆзoptа)б)Рис. 6.12. Оценка времени запаздывания при использовании фильтровой схемыс амплитудным детектором (а); вид огибающей на выходе согласованного фильтра (б),здесь t0 – время задержки в фильтреВремя запаздывания определяется по максимуму напряжения огибающей на выходе согласованного фильтра (рис. 6.12 б).Измерители неследящего типа используют в РЛС, как правило, в качестве обзорных устройств с целью предварительного определения параметровtз, Fд. Уточнение оценки производится в следящих измерителях.Таким образом, неследящие обзорные измерители времени запаздывания строятся в основном по принципу схем параллельного анализа.
Они являются многоканальными, количество их каналов определяется характеристиками РЛС.6.2.2. ДИСКРИМИНАТОРНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ(ДАЛЬНОСТИ)Рассмотрим схемы следящих измерителей времени запаздывания. Основным их элементом являются соответствующие дискриминаторы.При измерении дальности в качестве параметра α выступает время запаздывания tз и тогда уравнение оптимальной оценки запишется в виде∂ z ( tз )∂tзtз = tˆзopt= 0.(6.16)При практической реализации уравнение (6.16) вычисляется приближенно с использованием приращений: Радиолокационные системы. Учеб.300ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.2. ИЗМЕРИТЕЛИ ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ (ДАЛЬНОСТИ)∂ z ( tз )∂tз∆t ∆t z tˆз + − z tˆз − 2 2 = 0.∆t∆ z ( tз )=≅tз = tˆ з∆t(6.17)Оценка tˆз параметра tз является в общем случае квазиоптимальной, поэтому выражение (6.17) описывает алгоритм работы квазиоптимального дискриминатора, называемого временным дискриминатором (ВД).Структурная реализация выражения (6.17) обычно производится на базесхем корреляционно-фильтровой или фильтровой обработки.
Схема ВД дляслучая корреляционно-фильтровой обработки приведена на рис. 6.13.∫XD∆t x t , tˆз +2 y(t)tˆзГенер.опорныхсигналов-Uco∆t x t , tˆз − 2∫XDРис. 6.13. Временной дискриминатор на основе корреляционно-фильтровой схемыДискриминатор включает два канала корреляционно-фильтровой обработки. От общего генератора на смесители (умножители) этих каналов пода-ются опорные напряжения x t , tˆз +∆t ∆t , x t , tˆз − . Временное положе2 2 ние последних устанавливается в зависимости от прогнозируемого запаздывания tˆз . Колебания смесителей когерентно накапливаются в интегрирующихфильтрах промежуточной частоты, детектируются и поступают на выходноеустройство вычитания.Чаще, однако, используется более простая схема ВД, в которой с помощью фильтрового устройства обработки предварительно вычисляется модульное значение корреляционного интеграла (рис.
6.14). Радиолокационные системы. Учеб.301ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.2. ИЗМЕРИТЕЛИ ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ (ДАЛЬНОСТИ)y(t)СФò ДzX∫X∫Устр-во ФазоUcoвычитанияГенераторполустробовt̂зРис. 6.14. Временной дискриминатор на основе фильтрового устройства обработкиВычисление выходного эффекта (сигнала Uсо) осуществляется с помощью операции∞∫−∞ ∆t z ( t )δ t − tˆз ± dt ,2 реализуемой путем умножения продетектированного напряжения на два уз-∆tких полустроба, сдвинутых относительно tˆз на временные интервалы ± .2Полустробы обычно расширяют с целью предотвращения срыва автосопровождения при маневрах цели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
