Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 51

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

Текст из файла (страница 51)

Различают амплитудные, фазовые, частотные и комбинированные (амплитудно-фазовые) методы пеленгации. Основными из них являются первыедва. Амплитудные методы основаны на использовании направленныхсвойств антенны. При слабой направленности антенн сравнение амплитудсигналов не обеспечивает точного измерения угловых координат целей. Вместе с тем отраженные сигналы различаются по фазе, проходя различный путьдо антенных каналов. Это отличие и используется в фазовых методах.6.4.1. ОДНОКАНАЛЬНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ УГЛОВЫХ КООРДИНАТОдноканальные методы пеленгации основаны на использовании зависимости амплитуды принимаемого сигнала от разности углов (θм – θц) меж- Радиолокационные системы. Учеб.323ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.4.

РАДИОПЕЛЕНГАТОРЫду направлением максимума результирующей ДНА (θм) системыправлением прихода радиоволн, отраженных от цели (θц) – рис. 6.30.и на-ΩАF(θ)θмθцθРис. 6.30. Диаграмма, иллюстрирующая пеленгацию методом максимумаДНА РЛС сканирует пространство с постоянной угловой скоростьюΩА. Сигнал на входе приёмника импульсной РЛС будет представлять пачкуимпульсов, форма огибающей которой определяется формой результирующей ДН Fр(θ):U(t, θц) = U0Fp(θм – θц) = U0Fp[(ΩА(t – tц)],где t = θм/ΩА, а tц = θц/ΩА – момент пересечения максимумом ДНА на цель.Чем больше смещена цель относительно начального направленияв сторону вращения антенны, тем позднее формируется пачка, т. е. время tц имеетсмысл запаздывания её огибающей (рис. 6.31).U(t,θц) = U0Fp[Ω(t – tц)]tц=θцΩАtРис.

6.31. Форма огибающей пачки импульсов на входе приёмникаПоэтому для оценки θц достаточно измерить время запаздывания tц огибающей, определяемое по моменту пересечения максимума ДНА на цель. Приэтом оценка θˆц = ΩА tˆц . В случае регулярного измерения оценка параметра tцсводится к оценке максимума плотности вероятности:p[tц/y(t)] = kp(tц)ℓ[y(t)/tц] , Радиолокационные системы. Учеб.324ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.4.

РАДИОПЕЛЕНГАТОРЫгде p(tц) – априорная плотность вероятности параметра tц;ℓ[∙] – функция правдоподобия.Если на интервале измерения p(tц) = сonst, то оптимальной оценкойtˆц optбудетtˆц opt= arg max  y ( t ) / tц  или arg max ln   y ( t ) / tц  .Получение оптимальной оценки tˆц opt требует оптимальной обработкипачки радиоимпульсов. Для этого обычно используются схемы весовой обработки.Из-за трудностей, возникающих при реализации оптимальных схем какв аналоговом, так и в цифровом виде, на практике реализуют квазиоптимальные алгоритмы и устройства измерения.Такие измерители реализуют алгоритмθ + θкθˆ ц ( tˆц ) = н2,(6.23)где θн = θi – угловая координата i-й позиции, на которой зафиксировано начало пачки;θк = θi – угловая координата j-й позиции, на которой зафиксированконец пачки.Для определения величин θн и θк в цифровых устройствах обработкииспользуются биноминальные критерии типа «k из m».

Причем критерии иусловия (с/ш) определения начала и конца пачки, как правило, различны, поэтому таким измерителям свойственны систематические ошибки.Работа цифрового автомата оценки угловой координаты заключается вследующем (рис. 6.32). В процессе обзора пространства меняется код угла,поступающий на вход двух ключей. При фиксации начала и конца пачки коды углов θˆн и θˆк через соответствующие ключи записываются в регистры. Радиолокационные системы.

Учеб.325ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.4. РАДИОПЕЛЕНГАТОРЫКод углаКонец пачкиНачало пачкиКлючКлючРегистрРегистрΣ/2ΔtКлючθ̂цРис. 6.32. Схема цифрового автомата оценки угловой координатыОценка угловой координаты θ̂ц формируется в соответствии с соотношением (6.23) и выдаётся потребителю. Деление на два в цифровой технике аппаратно реализуется простым сдвигом разрядов на одну позицию.Таким образом, в основе построения одноканальных систем измеренияугловых параметров радиолокационных сигналов лежит амплитудный метод пеленгации.

Для получения данных в интересующих угловых секторахнеобходимо в РЛС организовывать обзор пространства.Достоинством таких измерителей является простота, а недостатком –невысокая точность оценки.6.4.2. МОНОИМПУЛЬСНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ УГЛОВЫХ КООРДИНАТИзмерители угловых параметров радиолокационных сигналов этоготипа предполагают использование нескольких антенных каналов. Реализуемые в них многоканальные методы пеленгации позволяют измерять угловуюкоординату цели по одному принятому импульсу. Их называют в этом случаемоноимпульсными методами пеленгации.

Информация об угловой координате заключена в сравнении амплитуд или фаз отраженных сигналов в различных каналах приема, поэтому выделяют методы амплитудного мгновенногосравнения (АМС) и фазового мгновенного сравнения (ФМС).Моноимпульсные амплитудные измерители углов применяются для автоматического сопровождения цели в системах наведения РЛС.Принцип измерения угловых координат методом АМС.Принцип действия измерителя, реализующего метод АМС, основан наразличии амплитудных характеристик направленности антенн F1(θ), F2(θ) Радиолокационные системы.

Учеб.326ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.4. РАДИОПЕЛЕНГАТОРЫдвух каналов приёма с совмещенными фазовыми центрами. ДНА разнесены наугол 2δθ (рис. 6.33).РПрУIF1(θ)θa=0z1СхемавычитанияθцРCН2δθРпрУ2F2(θ)Uсо(θ)z1 – z2z2Рис. 6.33.

Принцип действия углового измерителя по методу АМСПропорционально разности амплитуд сигналов, принимаемых обоимиканалами, вырабатывается сигнал ошибки, под действием которого антеннаясистема разворачивается равносигнальным направлением (РСН) на цель так,что измеренный угол θ̂ц становится равным углу цели θц.Оптимальную оценку углового положения цели θ̂ц opt определяют изуравнения∂ z ( t ,θ ц )∂θ цсти= 0.θ ц = θˆ ц optКвазиоптимальную оценку θ̂ц находят при отыскании значения разно-Uсо(θ) = |z1(t, θ)| – |z2(t,θ)|,(6.24)равной при совмещении РСН с направлением на цель нулю, где z1,2(t,θ) = =F1,2(θ)Z(t), а Z(t) – корреляционный интеграл для ожидаемого сигнала x(t).На рис.

6.34а приведены характеристики антенн F1(θ) и F2(θ) в прямоугольной системе координат.Согласно выражению (6.24) значение Uсо(θ) определяется функцией,показанной на рис. 6.34б. Радиолокационные системы. Учеб.327ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.4. РАДИОПЕЛЕНГАТОРЫF1(θ)θаF2(θ)a)Uсоθб)θРис. 6.34.

Характеристики антенн F1(θ) и F2(θ) в прямоугольной системекоординат (а), вид дискриминационной (пеленгационной)характеристики пеленгатора (б)Функция Uсо(θ) является дискриминационной (пеленгационной) характеристикой пеленгатора. При совпадении угла поворота антенной схемыθа с направлением на цель θц напряжение на выходе дискриминатора Uсо =0. При θа ≠ θц возникает сигнал ошибки, знак и величина которого несут информацию о характере рассогласования.Таким образом, принцип измерения угловых координат методом АМСотносится к принципам измерения, реализованным в дискриминаторах и использует различия амплитудных характеристик направленности антеннразличных каналов приёма.Реализация измерителей угловых координат методом АМС.Рассмотренный принцип амплитудного пеленгатора реализуется схемой, приведенной на рис. 6.35.

Пример относится к случаю корреляционнофильтровой обработки когерентной пачки радиоимпульсов.Отселектированная по дальности и частоте последовательность отраженных целью радиоимпульсов в каналах приёма накапливается в УПФ. Амплитуды накопленных колебаний пропорциональны значениям коэффициента усиления антенн F1(θц) и F1(θц). Вычитание напряжений на выходах детекторов первого и второго каналов приёма реализует вычисление значениявыражения (6.24).Схема автоматической регулировки усиления (АРУ) обеспечивает стабилизацию дискриминационной характеристики при изменении амплитудыотраженного сигнала.

Она поддерживает постоянной амплитуду на выходе,например, первого канала:z1 ( θ, t ) K= γ= const,где K =γ– коэффициент передачи первого канала.z1 ( θ, t ) Радиолокационные системы. Учеб.328ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.4. РАДИОПЕЛЕНГАТОРЫ│z1│СМУПФDUсо(θ)АРУГет.СМУПФDАнт.привод___│z2│Фильтр ипреобраз.Рис. 6.35. Схема амплитудного пеленгатораТакой же коэффициент передачи устанавливается и во втором канале:z2F (θ )z=γ=γ 2.2 Kz1F1 ( θ )Сигнал ошибки Uд(θ) определяется при этом из выраженияU со ( θ )= γ − γ F (θ ) F2 ( θ )= γ 1 − 2.F1 ( θ )Fθ()1(6.25)Величина Uсо(θ) не зависит от амплитуды отраженного сигнала.

Однаконеидентичность характеристик каналов приёма порождает систематическуюошибку измерения угловой координаты за счет смещения угла θа РСН.Ослабление влияния неидентичности каналов приема обеспечиваетсяпереходом к суммарно-разностной обработке принимаемых колебаний (рис.6.36).yΣy1y2ДВТyΔСМУПЧГет.АРУСМУПЧАДФДКанал ДUсоРис. 6.36. Структурная схема системы АМС с суммарно-разностной обработкой Радиолокационные системы. Учеб.329ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.4. РАДИОПЕЛЕНГАТОРЫСигналы с выхода облучателей антенны поступают на суммарноразностное устройство, в качестве которого используется обычно двойнойволноводный тройник (ДВТ).Сигналы на выходах антенн при малых отклонениях от РСН определяются следующими выражениями:y1 ( t ,θ ) = F1 ( θ )U m cosω0t ,y2 ( t ,θ ) = F2 ( θ )U m cosω0t.Тогда=yΣ  F1 ( θ ) + F2 ( θ )  U m cosω0t ,=y∆  F1 ( θ ) − F2 ( θ )  U m cosω0t.(6.26)Обозначим ДН:F=F1 ( θ ) + F2 ( θ ) – сумарная ДН;Σ (θ )F∆=( θ ) F1 ( θ ) − F2 ( θ ) – разностная ДН.Соответственно вместо z1(t,θ) и z2(t,θ) в данном случае в каналах вычисляются интегралыzΣ ( t ,θ ) =FΣ ( θ ) ⋅ z ( t ) и z∆ ( t ,θ ) =F∆ ( θ ) ⋅ z ( t ) .Диаграммы направленности каналов F1(θ) и F2(θ), а также суммарнаяFΣ(θ) и разностная FΔ(θ) диаграммы изображены на рис.

6.37.F(θ)а)F(θ)F2(θ)F1(θ)FΣ(θ)б)FΔ(θ)θаθθаθРис. 6.37. Диаграммы направленности каналов системы АМС (а) для рис. 6.36, суммарнаяFΣ(θ) и разностная FΔ(θ) диаграммы (б) Радиолокационные системы. Учеб.330ГЛАВА 6 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ6.4. РАДИОПЕЛЕНГАТОРЫИз рис. 6.37б видим, что разностная ДН обладает дискриминационными свойствами.

Если θц = θа, то амплитуды сигналов на выходах первой ивторой антенны одинаковы (рис. 6.37а). При этом разностный сигнал равеннулю. Сигнал на выходе ФД Uco = 0 и поэтому положение ДН не изменяется.Если РСН антенной системы близко, но не совпадает с направлениемна цель, то амплитуды сигналов на выходах антенны разные. Амплитуда разностного сигнала зависит от величины углового рассогласования Δθ = = θц –θа, а фаза совпадает (рис.

Характеристики

Список файлов книги