Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации (1992) (1151790), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Фазовый метод. Фазовый метод пеленгации основан на измерении разности фаз электромагнитных колебаний, принятых на две разнесенные антенны. Пусть в точках А и В, расстояние меж- Рис. 3.7. Диаграмма, иллюст- рирующан фазовый метод пе- ленгации Рис. 3.3. Пеленгационные хараитеристиии фазовых пеленгаторов 135 Рвс. 3.9. Структурпая схема фазового пеленгатора 1Зб ду которыми г[ (рис.
3.7), расположены приемные антенны. Разность фаз принимаемых колебаний срр — — (2пФ,) (Лл — Рв), где )тл, Яв — расстояния от антенн до объекта. При Ал))д, 1тв,э 'т[ имеем фр —— (2зт(Х) с[ гйп а, (3.19) где а — угол между нормалью к базе и направлением на объект. Измерив разность фаз ~рр, найдем се = огсз[и [фру(2зт гИ~)[. (3.20) При пеленгации объекта не на плоскости, а в пространстве, когда требуется определять две угловые координаты, нужна вторая пара антенн, база которых пересекается с базой первой пары. В качестве фазочувствительного элемента можно использовать фазовый детектор. Напряжение на его выходе пропорционально косинусу разности фаз: з=ксозсрр.
Согласно (19) пеленгационная характеристика и(п) =соз[(2пЪ)д з)п а). При малых углах э[паж =а, поэтому и(а) =соз1(2я/Х)с[а1 (1 на рис. 3.8). Так как в окрестности а=0 крутизна пеленгационной характеристики мала, то и точность пеленгации будет низкой. Кроме того, поскольку рассматриваемая пеленгационная характеристика является четной функцией угла, то его определение будет двузначным, т. е. нельзя будет определить направление смещения объекта от перпендикуляра к базе. Эти недостатки устраняются, если ввести в один из приемных каналов после резонансного усилителя РУ фазовращатель ФВ иа те~2 (рис.
3.9). Напряжение на выходе фазового детектора ФД измеряется вольтметром В. Благодаря смещению фазы сигнала в одном из каналов на к~2 пеленгационная характеристика становится нечетной функцией (2 на рис. 3.8) и (се) = а[ и [(2п; Х) д и) ж (2п/Л) д а, при этом ее крутизна К„=2ЫК Как видим, пеленгационная чувствительность, следовательно, точность пеленгации растет с увеличением отношения 4Х. Однако при этом будет уменьшаться диапазон однозначного измерения угла Ли ,, Действительно, поскольку для одгз' ру нозначного измерения разности фаз с помощью фазового детектора необходимо, чтобы фрак, а при малых се согласфу Фд но (19) (рр 2ттс(аЯ, то Ластах=А/2д.
Для обеспечения высокой точности и ю в то же время однозначности измерений ' можно применить многошкальный метод (подобно фазовой дальнометрии). При двухшкальном методе вводят третью ан- теину и создают большую и малую базы. Пара антенн с малой базой обеспечивает грубое, но однозначное измерение угла (в диапазоне Аа,„). Антенны с большой базой дают более точный отсчет. Неоднозначность пеленгации можно устранить также, применив антенны с достаточно узкими ДН: их ширина а.
не должна превышать диапазон однозначной пеленгации, т. е. а,(окатах. Кроме того, остронаправленные антенны обеспечивают разрешение объектов по угловым координатам. 3.3. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ Измерение радиальной и путевой скоростей. Измерение радиальной скорости движения объекта сводится к измерению доплеровского смещения частоты принимаемого сигнала. Пусть, например, приемник неподвижный, а излучатель радиоволн движется и 1с(1) — расстояние между ними в момент времени 1.
Радиальная скорость Уз=к(1) есть проекция вектора скорости движения излучателя на направление «приемник — излучатель». Частота принимаемого сигнала смещена относительно частоты )о излучаемого на величину, равную частоте Доплера )д= — (оУв/с (см. (1.3)). Отсюда радиальная скорость Уд= — с1 До. Для ее опреде- леииЯ нУжно измеРить доплеРовское смещение 1д, а длЯ этого в точках излучения и приема должны быть установлены высокостабильные эталоны частоты. В однопозиционных РЛС необходимость в указанных эталонах отпадает, так как передатчик и приемник расположены в одном месте, причем в качестве опорного колебания, относительно частоты которого измеряется смещение частоты принимаемого сигнала, используется сам излучаемый сигнал.
Доплеровское смещение частоты по сравнению с (1.3) удваивается (из-за удвоения пути, проходимого радиоволнами): ~д = — 2~о Ул/с = — 2Уи/Л, (3.21) где У„=Ю(1) — радиальная скорость цели; 1с(1) — наклонная дальность. При уменьшении дальности ее производная Ув(0 и, следовательно, доплеровское смещение (д)0. При удалении цели от РЛС Ув)0, поэтому )д(0.
Радиальная скорость Уи = Л /'д/2 (3.22) определяется в результате измерения доплеровского смещения частоты (рис. 3.10). Генератор высокой частоты ГВЧ формирует непрерывное немодулированное колебание частоты (о. На смеси- тель См приемника поступают прямой сигнал и сигнал частоты )о.+1д, отраженный от цели (знак 1д определяется знаком Ув). В !за б смесителе образуется сигнал биений частоты 1д, который чегзу рез усилитель доплеровскои 4 © частоты УДЧ поступает на с ' уд« гв ~ частотомер Ч, проградуиро- ванный в значениях радиаль- А ной скорости. Рис.
3.10, Структурная схема В соответствии со струкдоплеровской РЛС турной схемой на рис. 3.10 строят доплеровские РЛС с непрерывным немодулированным излучением. К числу достоинств таких РЛС относятся нх простота и отсутствие ближней «мертвой» зоны, благодаря чему их применяют, в частности, в радиолокационных головках наведения снарядов в радио- взрывателях.
Важным достоинством доплеровскнх РЛС является их способность селектировать объекты по скорости путем настройки УДЧ на заданную частоту Доплера и, в частности, селектировать сигналы движущихся целей на фоне отражений от неподвижных объектов. На основе схемы на рис. 3.10 строят и ДИСС, определяющие путевую скорость У и угол сноса а ЛА (см.
5 1.3). Для одновременного определения У и а антенная система ДИСС должна формировать как минимум две узкие ДН, обеспечивающие наклонное облучение земной поверхности. При этом необходимо получить достаточно большие проекции вектора скорости ЛА на направления облучения и то же время сохранить достаточно сильное отражение в направлении на ДИСС. Отраженные сигналы, поступающие по двум лучам, раздельно обрабатываются, измеряются их доплеровские смещения ~д, и (дя, однозначно связанные с У и са (61.
Наибольшая точность определения путевой скорости и угла сноса обеспечивается в многолучевых ДИСС. Измерение угловой скорости. Измеряя угловую координату движущегося объекта а(1), можно рассчитать его угловую скорость с(а(4)1«((=в ах(1). При неподвижных антеннах угловую скорость измеряют с помощью фазового метода пеленгации. Разность фаз сигналов, принятых в точках А и В (см. рис. З.Т), согласно (19) фр —— (2п/Л) (Йл — йв) — (2п!Л) сЮ з)п сс (1). Продифференцировав обе части приближенного равенства, получим Унл — Улв = сс (1) с( соз а (1), где Унл=1«л(1); Унн=йв(1) — радиальные составляющие ско- рости движения объекта.
Согласно (22) 1'ил=))дл/2, Рнв= =Ц в/2, поэтому а (1) = )ь ()дл — ~дв)~2с(соз а И). При малых углах (а(1) (10') сова(1) ж1, и тогда а (1) ж )ь (~лл — ~лв) !2с(. Таким образом, измерение угловой скорости движения объекта сводится к измерению разности доплеровских частот сигналов, принятых двумя разнесенными антеннами.
Гл н в а 4. ОЦЕНИВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ 4.1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ Измерение координат и параметров движения объектов в радиолокации и радионавигации, как ясно из гл. 3, сводится к измерению параметров принимаемых сигналов, отраженных или излученных объектом. Метод измерения координат определяет, какой параметр подлежит измерению: время запаздывания, амплитуда, частота, фаза.
Оценив параметры сигнала, можно найти дальность, разность дальностей, угловые координаты, радиальную и угловую скорости объектов. Для обеспечения наивысшей точности измерения координат необходимо оценивать параметры принимаемых радиосигналов оптимальным образом. Как и задача обнаружения сигналов, задача измерения их параметров является статистической, и ее оптимальное решение можно получить, использовав раздел теории статистических решений — теорию оценивания * параметров.
Статистическая задача оценивания параметров сигнала ставится следующим образом. Пусть в течение некоторого времени * Термин «оценивание» несколько шире термина «измерение». Далее первый из них будем использовать в основном при математическом описании процесса получения результатов оценивания — оптимальных оценок параметров сигналов, второй — при технической интерпретации получаемых решений (предстанление алгоритмов оценивания в виде структурнык схем и т, д.).
наблюдается случайный процесс у(1) — смесь полезного сигнала и шума. Послезный сигнал зависитот неизвестных параметров, значения которых не изменяются* на интервале наблюдения. Параметры сигнала можно разделить на информативные и неинформативные. Информативные параметры О= (Оь Оз, ..., Оз) несут полезную информацию о координатах и параметрах движения объекта и подлежат оцениванию. Примером информативного параметра является время запаздывания отраженного от объекта радиосигнала, по которому в активной радиолокации определяют наклонную дальность. Неинформагивкые параметры 1з= (1зь 1тз, ...
..., 1т„) — мешающие и оцениванию обычно не подлежат. Примером неииформативного параметра может служить начальная фаза высокочастотного заполнения радиоимпульсов. Оптимальное правило оценивания, как и оптимальное правило обнаружения, определяется наилучшей в том или ином смысле решающей функцией 6, которая отыскивается методами теории статистических решений. Оцениваемый параметр 0 может принимать непрерывное или же дискретное множество значений 6. В результате наблюдения на отрезке времени (О, Т) реализации у=(у(1), 0(4(Т) случайного процесса у(1) выносится решение а=б(у), которое и используется в качестве неизвестного значения параметра О. При атом решение с( называется точечной оцвнкой или просто оценкой параметра О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
