РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ (1087875), страница 9
Текст из файла (страница 9)
.
Устройство фильтрации (фильтр) выдает оценки 
.
Критерий оптимальной фильтрации – минимум дисперсии отклонения от оценки :
Устройство фильтрации может осуществлять линейные и нелинейные преобразования сигнала (линейная и нелинейная фильтрация).
6.3.2. Аддитивное взаимодействие сигнала и помех
Сигналы поступают на вход приемника с помехами:
Оптимальный фильтр может быть осуществлен на линейных элементах R L,С (RLC - контурах).
При n(t) и SН(t) стационарный случайный процесс с энергетическим спектром GSK(t) и Gn().
Критерий оптимальности имеет вид :
![]()
,
где S(t) -сигнал на выходе фильтра.
6.3.3. Амплитудно-частотная характеристика оптимального фильтра
Амплитудно-частотная характеристика оптимального фильтра дается выражением:
Такой фильтр называют фильтром Колмогорова-Виннера. При малой помехе 
и он может пропускать все составляющие спектра .
При равномерном спектре помехи 
и большом ее уровне 
имеем тот же закон, что и у согласованного фильтра 
.
6.3.4. Квазиоптимальная фильтрация сообщений
Квазиоптимальная фильтрация сообщений, содержащихся в параметрах радиосигнала, заключается в следующем алгоритме обработки:
Сигнал с помехой 
фильтр сигнал с ослабленной помехой детектор измеритель 
фильтр оценка 
.
В радиолокационных системах (РЛС) используется информация о дальности, углах, об угловой и радиальной скорости. Соответственно фильтрации подвергаются данные о дальности (селекция по дальности), углах (селекция по углам), об угловой и радиальной скорости (селекция по угловой и радиальной скорости). Иногда говорят о селекции по траектории (фильтрация траектории).
Перечисленные типы фильтрации разнообразны и широко используются в РТС.
6.4. Методы борьбы с источниками помех в РТС
6.4.1. Виды помех и методы борьбы с ними
Виды помех, их источник и методы борьбы с ними приведены в таблице 6.1.
Сложные сигналы подвергаются дополнительной модуляции (манипуляции), не содержащей сообщения, при этом спектр сигнала облегчает его выделение на фоне помехи. Такие методы находят наибольшее применение в импульсных и дискретных системах.
Для простого импульсного сигнала существует соотношение между длительностью сигнала и его шириной спектральной полосы: 
Для сложного сигнала 
Для простого сигнала вероятность ошибки составляет:
.
Для сложного: 
Таблица 6.1. Виды помех, их источник и методы борьбы
| П№ | Вид помехи | Источник и модель | Метод борьбы |
| 1. | Случайные помехи | Всевозможные, стационарный случайный шум | оптимальная фильтрация |
| 2. | Флуктационные помехи | нестационарный случайный шум | линейные согласованные фильтры |
| 3. | Квазигармонические | соседние станции | фильтры узкополосные |
| 4. | Импульсные | специальные помехи, отражения | Импульсная фильтрация. Прием только в определенный период. |
| 5. | Подобные сигналы | Другие РТС, помехи случайные | Выделить сигнал при большой помехе нельзя. Необходимо повысить мощность сигнала или перейти на другую рабочую волну. |
| 6. | Шумоподобные сигналы | Генераторы шума, широкополосный шум | Специальная фильтрация |
7. Радиолокационные системы
Радиолокационные системы (РЛС) относятся к радиотехническим системам извлечения информации. Они служат для обнаружения объектов в пространстве, измерения их координат и параметров движения с помощью радиотехнических средств.
Первые РЛС разработаны в 1934-36 г. В 1939 созданы первые серийные РЛС для ПВО. 1940-41 г. под руководством Кобзарева Ю. Б. создана импульсная РЛС, позволяющая определять дальность и координаты цели. В 1942-45 г были разработаны комплексы управления зенитным огнём. В 1950- 60 г. были созданы зенитные системы автоматического наведения на ракеты на цель. В 1970-80 созданы системы автоматической стыковки космических аппаратов, а в 90-х годах - система автоматической посадки космического корабля «Буран».
7.1. Принципы работы РЛС и определения параметров объектов
Принцип определения координат с помощью импульсной РЛС показан на рисунке 9.1. РЛС периодически посылает, через перемещающуюся (сканирующую) параболическую (узко направленную) антенну, зондирующие импульсы в пространство.
Если антенна направлена на объект (цель), то на входе приемника, подключаемого к антенне в промежутке между зондирующими импульсами, появляется отраженный сигнал.
Дальность до цели определяется по формуле:
D = c tз / 2 , (7.1)
где с - скорость света в атмосфере = 298000 км/с, tз - время прохождения импульса до цели и обратно (время задержки отраженного импульса относительно зондирующего).
Использование антенны с узко направленным лучом позволят определить азимут (угол направления на цель в горизонтальной плоскости относительно направления меридиана на север) и угол места (угол направления на цель относительно горизонта).
Высота цели определяется по формуле: H=D sin (рис.9.1).
Координаты цели на горизонтальной поверхности земли определяются по формулам: Х = D cos sin ; Y = D cos cos .
Ц
z N D 
y H
Y
x
X
Рис. 7.1. Параметры определения координат цели
( D - дальность, H - высота цели, - азимут, - угол места,
N - направление меридиана на север)
Задачи, выполняемые РЛС:
1. Определение координат D, H, X, Y, Z.
2. Определение параметров скорости V.
3. Распознавание цели по сигналам ответчика («свой- чужой») и по габаритам (идентификация).
Обычно РЛС входит в более сложные системы, такие как: управления зенитным огнем, наведения ракеты на цель , управления движением в аэропорту и т.п.
7.1.Классификация РЛС и выполняемые задачи
В зависимости от назначения РЛС делятся на следующие типы:
1. РЛС обзорного типа. Наблюдение воздушного пространства и выявление объектов (целей) и их положения относительно рельефа местности и друг друга. Различают РЛС кругового обзора и секторальные.
2. Координатные РЛС следящего типа. Точное измерение координат и выдача информации о движении. Используются в системах управления зенитными ракетами, в системах управления космическими аппаратами и т.п.
-
Специализированные измерители (радиовысотомеры, доплеровский измеритель вектора скорости).
7.3. Тактические характеристики РЛС
Основными тактические характеристиками РЛС являются:
1. Зона действия (рабочая зона) - зона в которой РЛС выполняет свое назначение. Обычно подразумевается максимальная дальность действия.
2. Измеряемые координаты и точность измерения.
- Определяются назначением (2-х и 3-х координатные)
- Точность и погрешность измерения координат усложняет конструкцию.
3. Разрешающая способность.
-Возможность раздельного наблюдения близко расположенных целей.
4. Помехозащищенность (способность работать при помехах).
5. Пропускная способность. Определяет плотность потока обрабатываемых целей.
6. Время развертывания (время приведения РЛС в рабочее состояние).
7. Надежность (вероятность выхода из строя или длительность безотказной работы).
Тактические характеристики определяются техническими характеристиками РЛС (мощностью передатчика, чувствительностью приёмника).
Важными характеристиками являются затраты на производство и стоимость РЛС. При высокой стоимости РЛС не будет пользоваться спросом.
7.4. Сигналы и цели в РЛС
А) Определение дальности до цели.
Зондирующий и отраженный сигналы РЛС можно просмотреть на экране осциллографа. Вид сигналов после детектирования (видеосигналов) показан на рис. 9.2.
Рис. 7.2. Зондирующие (большие) и отраженный сигналы в РЛС
Зондирующие сигналы следуют с периодом Тз, который называют также периодом следования импульсов Тс. Этот период определяет максимально просматриваемую дальность (зону обзора), которую можно определить, пользуясь формулой 7.1. Время запаздывания отраженного сигнала относительно зондирующих импульсов tз=д определяет дальность до цели согласно формуле 7.1.
Б) Определение скорости цели.
Используется доплеровское смещение частоты, которое зависит от скорости движения цели по направлению к РЛС:
, (7.2)
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
